Полиморфноядерные нейтрофилы. Состояние функций полиморфноядерных нейтрофилов при атопических дерматозах у детей. может зависеть от разнообразных причин

Сегментоядерные нейтрофилы, называемые также нейтрофильные гранулоциты, относятся к одной из подгрупп лейкоцитов. Имея в своих гранулах антибиотические белки, нейтрофилы выполняют важную роль в процессе борьбы с бактериальными и грибковыми инфекциями.

Нейтрофилы относятся к наиболее многочисленной разновидности лейкоцитарных клеток. Их доля от общего числа составляет от 48-ми до 78-ми процентов. Основная задача нейтрофилов заключается в активной миграции в очаг воспаления, проникновении в поврежденные ткани и уничтожении находящихся там патогенных микроорганизмов.

Все нейтрофилы, циркулирующие в крови человека, принято классифицировать по степени их зрелости. В связи с этим, выделяют юные (в норме составляют до 0.5% от всех нейтрофилов в крови), палочкоядерные (от 1-го до 6-ти %) и сегментоядерные нейтрофилы (от 47-ми до 72-х %).

Сегментоядерные нейтрофилы – это зрелые нейтрофильные клетки, имеющие в цитоплазме сегментированное (состоящее из трех-пяти сегментов, объединенных тонкими перемычками) ядро и темно-фиолетовые гранулы. Диаметр сегментоядерного нейтрофила составляет приблизительно 15 мкм, то есть эти клетки в два раза больше эритроцитов.

В цитоплазме нейтрофильных клеток содержится два типа гранул:

• специфические (мелкие и наиболее многочисленные, в них находятся вещества, обладающие бактериостатическим и бактерицидным действием – лизоцим и щелочная фосфатаза (ЩФ));
• азурофильные (крупные, менее многочисленные, фиолетово-красные гранулы). За счет содержания лизосомальных ферментов и миелопероксидазы, эти гранулы относятся к первичным лизосомам – то есть обеспечивают специфическое «переваривание» поглощенных патогенов.

Помимо лизоцима и ЩФ, обеспечивающих разрушение мембран бактерий, в специфических гранулах сегментоядерных нейтрофилов содержится лактоферрин.

Это специфический белок, обеспечивающий связывание ионов Fe и способствующий активному склеиванию бактерий. Также, он обеспечивает регуляторную функцию, тормозя по принципу обратной связи, выработку нейтрофильных клеток костным мозгом.

После выхода из костного мозга в системный кровоток, сегментоядерные нейтрофилы находятся там около восьми часов, а затем перемещаются в ткани. Срок их жизни составляет от пяти до девяти дней. Основная функция зрелых нейтрофилов заключается в обеспечении активного фагоцитоза (процесса захватывания и переваривания чужеродных агентов).

Миграция сегментоядерных нейтрофилов в очаг воспаления обеспечивается выделением в кровь базофилами, макрофагами и лимфоцитами, так называемых хемотаксических факторов – химических веществ, «привлекающих» нейтрофилы. Активный фагоцитоз бактерий, продуктов их жизнедеятельности, погибших клеток и т.д. обеспечивается содержащимися в гранулах нейтрофилов специальными ферментами и высокоактивными свободными радикалами.

Справочно. Следует отметить, что палочкоядерные формы имеют аналогичную сегментоядерным нейтрофилам зернистость, однако, отличаются S или подковообразным ядром.

Читайте также по теме

Если повышен кортизол в крови - чем это опасно

Свидетельством активной работы палочкоядерных и сегментоядерных нейтрофилов в воспалительном очаге является гной, состоящий из погибших нейтрофильных и других клеток, бактериальных частиц и т.д.

Когда необходимо проводить исследование

Палочкоядерные и сегментоядерные нейтрофилы оцениваются при проведении общего анализа крови с подсчетом лейкоцитарной
формулы. Изучение лейкограммы необходимо при диагностике инфекционных болезней (в том числе и для проведения дифференциальной диагностики этиологии возбудителя: вирусы или бактерии), заболеваний крови, патологий печени, злокачественных новообразований и т.д.

При трактовке анализа необходимо учитывать, является ли нейтрофилез:

• относительным (то есть увеличивается доля нейтрофилов среди всех лейкоцитарных клеток);
• абсолютным (увеличение уровня нейтрофилов сочетается с общим увеличением лейкоцитов).

Внимание. Также следует учитывать наличие сдвига в лейкограмме . Например, сдвиг влево (увеличение палочкоядерных форм) чаще всего свидетельствует об острых инфекциях, тогда как сдвиг вправо (повышены сегментоядерные нейтрофилы) характерен для мегалобластной анемии, заболеваний почек и печени и т.д.

Также, важно учитывать возрастные нормы.

Сегментоядерные нейтрофилы. Норма у взрослых и детей

Забор крови должен проводиться натощак, после небольшого отдыха. Накануне необходимо исключить курение, прием спиртных напитков, жирную и жареную пищу, эмоциональные и физические перегрузки. Значения нейтрофилов записывают в процентах.

У взрослых нормальные значения сегментоядерных нейтрофилов колеблются в пределах от сорока семи до семидесяти двух процентов.

У новорожденных норма сегментоядерных нейтрофилов составляет от 47-ми до семидесяти.

У малышей первых двух недель жизни – от тридцати до пятидесяти.

Сегментоядерные нейтрофилы, норма у детей с двух недель до года, колеблется в пределах от 16-ти до 45-ти.

С года до двух лет – от 28-ми до 48-ми.

С двух до пяти лет – от 28-ми до 48-ми.

С шести до семи лет – от 38-ми до 58-ми.

С восьми до девяти лет – от 41-го до шестидесяти.

С десяти до одиннадцати лет – от 43-х до шестидесяти.

С двенадцати до пятнадцати лет – от сорока пяти до шестидесяти.

С шестнадцати лет устанавливается взрослая норма сегментоядерных нейтрофилов – от пятидесяти до семидесяти процентов.

Сегментоядерные нейтрофилы повышены. Причины

Увеличение нейтрофилов (без сдвига влево) характерно для:

• легких инфекций;
• интоксикации;
• приема нестероидных противовоспалительных ср-в;
• лечения глюкокортикостероидами;
• эклампсии;
• уремии;
• сахарного диабета;
• первых суток после перенесенного инфаркта или инсульта;
• некроза тканей;
• ожогов;
• обморожений;
• поражений почек и печени;
• воспаленных процессов (дерматитов, панкреатитов, тиреоидитов и т.д.);
• системных заболеваний соединительной ткани;
• состояния после вакцинации;
• подагры;
• кровотечений;
• гемолиза.

Важно. В норме, увеличение сегментоядерных нейтрофилов может наблюдаться при беременности, после пребывания на жаре или в холоде, при физическом или психическом переутомлении, переедании.

У женщин умеренный нейтрофилез наблюдается во время менструаций.

Время их созревания в костном мозге до 14 дней, затем они поступают в кровь зрелыми, неспособными к делению клетками диаметром 7 -9 мкм со сложным сегментированным ядром. Через несколько часов (6-10) полиморфно-ядерные нейтрофилы выходят из кровеносного русла в интерстициальное пространство (в ткани), где могут существовать до 5-7 дней.

У нейтрофилов известны три типа гранул (лизосом):

1) первичные гранулы (33%). Содержат миелопероксидазу, кислые гидролазы, большой ассортимент нейтральных протеаз и лизоцим. Образование этих гранул начинается и завершается на стадии промиелоцита;

2) вторичные гранулы (67%). Их маркером служит лактоферрин и белок, связывющий витамин В12; кроме этого они содержат лизоцим и не содержат кислых гидролаз. Эти гранулы появляются на стадии миелоцита;

3) и, наконец, возможно, существует 3-й тип гранул, которые, подобно классическим лизосомам, содержат только кислые гидролазы.

Нейтрофил рассматривается как важнейший элемент первой линии антимикробной защиты. Стратегия фагоцитарного иммунитета (если он действует независимо от лимфоцитов) - прицельный обстрел многих мишеней сразу, немедленно, без всякой подготовки.

Макрофаги и нейтрофилы имеют ряд функциональных различий (табл.1).

Таблица 1

Функциональные различия нейтрофилов и макрофагов

Свойство	Нейтрофилы	Макрофаги
Темп мобилизации и активации	Быстрый (минуты)	Более длительный (часы)
Длительность активации	Короткая (минуты)	Длительная (часы)
Срок жизни (и проявления Активности)	Короткий (2-3 дня)	Длительный (2-3 нед.)
Способность к пиноцитозу	Умеренная	Высокая
Регенерация мембраны	Отсутствует	Происходит
Реутилизация фагосом	Невозможна	Возможна
Fc-рецепторы	FcgR II, III	FcgR I, II, III
Рецепторы для комплемента	CR1, 3, 4	CR1, 3, 4, 5
Нелизосомная секреция	Отсутствует	Имеется (например, секреция цитокинов)

Вовлечение эффекторных клеток естественной защиты в очаг воспаления. Основные эффекторы естественного иммунитета – нейтрофилы и макрофаги – прежде чем попасть в ткани, проходят стадию циркуляции в крови. Именно из кровотока они мигрируют в очаг потенциальной угрозы, например в область повреждения тканей. Значительную роль в этом процессе играют эндотелиальные клетки. При развитии воспалительной реакции эндотелиальные клетки в очаге воспаления (вне зависимости от его локализации) активируются и приобретают свойства, аналогичные (хотя и не вполне идентичные) свойствам высокого эндотелия лимфоидных органов, и способность пропускать в воспаленные ткани лейкоциты. Активирующими факторами при этом могут служить как бактериальные продукты (в первую очередь липополисахарид), так и цитокины, вырабатываемые местными клетками в очаге воспаления.

Распознающие структуры клеток – эффекторов естественного иммунитета. Рецепторы, запускающие реакции естественного иммунитета, распознают химические структуры или группы структур, не свойственные нормальным клеткам данного организма. К ним относятся бактериальные липополисахариды и пептидогликаны, а также концевые сахара мембранных гликопротеинов. В результате контакт лейкоцитов с бактериальными клетками, на поверхности которых содержатся указанные субстанции, приводит к активации клеток и включению первой линии иммунной защиты, хотя распознавание индивидуальных бактериальных антигенов при этом не происходит (на уровне первой линии защиты понятие «антиген» не имеет смысла). Аналогичная реакция распознавания осуществляется при контакте лейкоцитов с собственными клетками организма – интенсивно пролиферирующими, трансформированными (в том числе опухолевыми) или «состарившимися», поскольку во всех этих случаях нарушается защита концевых углеводных остатков мембранных гликоконъюгатов, и они становятся доступными для распознавания.

Активация макрофагов и нейтрофилов

Активирующими стимулами для фагоцитирующих клеток служат следующие факторы:

Бактериальные продукты, в частности липополисахариды;

Цитокины, среди которых в качестве активатора наиболее эффективен -интерферон g;

Активированные компоненты комплемента, их фрагменты;

Тканевые полисахариды, в частности содержащие концевую маннозу;

Прилипание к различным поверхностям, происходящее с участием адгезивных молекул поверхности макрофагов, а также процесс фагоцитоза;

Любые другие факторы, вызывающие активацию протеинкиназы С и повышение Са 2+ в клетке (в модельных опытах in vitro – сочетание форболмиристатацетата и ионофоров кальция).

Основные проявления активации макрофагов следующие:

- «кислородный взрыв», накопление свободных радикалов;

Генерация окиси азота;

Изменение активности ряда ферментов, не связанных с кислородным и азотнымметаболизмом;

Усиление синтеза Ia-молекул (продуктов генов МНС П класса) и их экспрессии на поверхности клеток;

Усиление синтеза и секреции цитокинов (ИЛ-1, ФНОa и т.д.) и других биологически активных молекул;

Повышение фагоцитарной активности и эффективности фагоцитоза;

Увеличение противоопухолевой активности;

Повышение способности обрабатывать антиген и представлять его Т-клеткам;

Проявление регуляторной активности при иммунном ответе.

Большая часть перечисленных проявлений наблюдается и при активации нейтрофилов.

Стадии фагоцитоза

1. Хемотаксис

Хемотаксис – это направленное движение клеток, определяемое градиентом химических факторов, хемотаксинов, или хемоаттрактантов. Вызывающие хемотаксис продукты, попадая во внутреннюю среду, вызывают появление эндогенных хемоаттрактантов (их не более 20).

Фагоциты обладают целеустремленностью, т. е. способностью улавливать отдаленные сигналы и мигрировать в их направлении.

Хемотаксис складывается из 3-х основных компонентов: выбора вектора движения, его стабилизации и собственно движения.

Хемоаттрактанты, непосредственно взаимодействующие с нейтрофилом:

1.Эндогенные хемоаттрактанты:

1.1. Производные медиаторных систем плазмы

1.1.2. Кининоген (калликреин)

1.1.3. Активатор плазминогена

1.1.4. Продукты фибринолиза

1.1.5. Тромбин

1.2. Производные Ig G, коллагена, ламинина

1.3. Медиаторы клеток (цитокины)

1.3.1 Монокины

1.3.2 Лимфокины

1.3.3 Продукты нейтрофилов, тромбоцитов, эозинофилов, эндотелиоцитов, тучных клеток, фибробластов

1.4. Производные фосфолипидов

1.4.1. Липоксигеназные и циклооксигеназные метаболиты арахидоновой кислоты (эйкозаноиды)

1.4.2. Фактор активации тромбоцитов (ацетилглицериловый эфир фосфорилхолина)

2. Экзогенные хемоаттрактанты:

2.1. Продукты микроорганизмов (например, эндотоксины).

2.2. N-формилметионилпептиды.

По разным данным, число рецепторов, воспринимающих хемоаттрактанты, в перерасчете на один нейтрофил, колеблется от 2 х 103 до 1 х 105.

Задача рецепторов - “завести” фагоцит.

Задача микротрубочек - нацелить на объект реакции. Микротрубочки стабилизируют актиновые волокна, фиксирую вектор движения клетки.

Самосборка трубочек, как результат реактивной агрегации белка - тубулина находится под контролем ионов Са2 +циклических нуклеотидов и других факторов. И, наконец, движение достигается благодаря сокращению микрофиламентов. Сократительные белки, подобные, но не идентичные актину и миозину, собраны в микрофиламенты, которые расположены по клеточной периферии и агрегируют при стимуляции с образованием сократительных волокон - двигательного аппарата нейтрофила.

Как известно, ранее других клеток в очаг воспаления мигрируют нейтрофилы, существенно позже сюда поступают макрофаги. Однако скорость хемотаксического перемещения нейтрофилов и макрофагов сопоставима (около 15 мкм/мин). Различия во времени их проникновения в очаг воспаления связаны, очевидно, с не вполне идентичным набором факторов, служащих для них хемоаттрактантами, и с более быстрой начальной реакцией нейтрофилов (запуск хемотаксиса), а также присутствием нейтрофилов в пристеночном слое сосудов (т.е. их готовность к проникновению в ткани).

2. Адгезия фагоцитов к объекту фагоцитоза

Адгезия фагоцитирующих клеток к своим мишеням обусловлена наличием на поверхности этих клеток рецепторов для молекул, представленных на поверхности объекта (собственных или связавшихся с ней).

Когда объектом фагоцитоза служат клетки, рецепторная природа адгезии проявляется особенно ярко, хотя и в этом случае в основе адгезии лежит взаимодействие, опосредованное рецепторами. При фагоцитозе бактерий или старых клеток организма хозяина происходит распознавание концевых сахаридных групп, которые представлены на поверхности фагоцитируемых клеток. Распознавание осуществляется лектиноподобными рецепторами соответствующей специфичности, в первую очередь маннозосвязывающим белком и селектинами, присутствующими на мембране фагоцитов. Другим типом рецепторов, важных для распознавания объектов фагоцитоза, служат интегрины.

В тех случаях, когда объектом фагоцитоза являются не живые клетки, а кусочки угля, асбеста, стекла, металла и т.д., фагоциты предварительно делают объект поглощения «приемлемым» для осуществления реакции, окутывая его собственными продуктами (в частности, компонентами межклеточного матрикса, который они продуцируют). Хотя фагоциты способны поглощать разного рода «неподготовленные» объекты, наибольшей интенсивности фагоцитарный процесс достигает при условии опсонизации - фиксации на поверхности объектов таких молекул, для которых на поверхности фагоцитов имеются специфические рецепторы. (См. раздел «Опсонины»).

Адгезия фагоцитирующих клеток к субстрату является одним из факторов их активации, необходимой для осуществления последующих событий фагоцитоза, начиная от распластывания фагоцита на поверхности клетки-мишени и кончая перевариванием убитой клетки-мишени.

3. Поглощение

К поглощению относится комплекс реакций на частицы адекватного размера, которые начинаются с рецепции объекта плазматической мембраны и заканчивается его включением в новую внутриклеточную структуру - фагоцитарную вакуоль или фагосому.

Как известно, прямым следствием контактной активации фагоцита является изменение состояния цитоскелета и физико-химической структуры цитоплазмы. Относительно низкомолекулярный G-актин превращается в нитевидный полимеризованный F-актин. Последний входит в состав цитофиламентов, которыми богата псевдоподия, формируемая фагоцитом при контакте с частицей. Псевдоподия вытягивается в направлении частицы и прилипает к ней. Вследствие сокращения актиновых волокон и изменения вязкости цитоплазмы (желатинизации) частица полностью охватывается мембраной фагоцита, которая «застегивается» над частицей. В конечном итоге частица, а вместе с ней часть мембраны фагоцита (до 50% общей ее поверхности) погружаются внутрь клетки в виде везикулы, называемой фагосомой. Фагосома, погруженная внутрь клетки, сливается с лизосомами, в результате чего формируется фаголизосома – гранула, в которой существуют оптимальные условия для бактериолиза и расщепления убитой микробной клетки. В нейтрофилах фагосома сначала (через 30 с) сливается с вторичными, несколько позже (через 1-3 мин) – с азурофильными гранулами. Механизмы сближения и слияния фагосом и лизосом неясны. По-видимому, имеют место активное движение лизосомных гранул к фагосоме, их адгезия и слияние на основе гидрофобных взаимодействий.

4. Киллинг и переваривание

В фаголизосоме существует несколько систем факторов бактерицидности:

Факторы, требующие участия кислорода для своего формирования (зависящие и не зависящие от миелопероксидазы);

Азотистые метаболиты;

Активные субстанции, в том числе ферменты;

Локальное закисление.

Кислородзависимые механизмы формирования факторов бактерицидности

Кислородный взрыв – это процесс образования продуктов частичного восстановления кислорода, свободных радикалов, перекисей и других продуктов, обладающих высокой антимикробной активностью (рис.2).

Стимулирующий агент вызывает активацию мембранных оксидаз - ферментов, которые переносят электроны с НАДФ. Н на кислород. НАДФ. Н - оксидаза локализуется в плазматической мембране и при фагоцитозе инвагинируется вместе с ней внутрь клетки. НАДФ.Н (никотинамидадениндинуклеотид фосфат) - донор электронов. НАДФ.Н - оксидазы переводят, окисляя, НАДФ.Н в НАДФ. Восполнение НАДФ.Н происходит за счет окисления глюкозы в пентозофосфатном шунте. Повышается активность гексозомонофосфатного шунта (ГМФШ). Если в покоящемся нейтрофиле в реакциях ГМФШ утилизируется лишь 1-2 % глюкозы, то стимулированный нейтрофил способен окислить до 30 % глюкозы.

Рис.2. Кислородный, или дыхательный, взрыв в фагоците.

Синглетный кислород возникает в результате перехода одного электрона на орбиту с более высоким энергетическим потенциалом. Молекулярный кислород одноступенчато восстанавливается до супероксидного аниона, перекиси водорода, гидроксильного радикала. Образование перекиси водорода (дисмутация супероксид-радикала) происходит как спонтанно, так и с участием супероксиддисмутазы. При участии миелопероксидазы, активность которой существенно возрастает, из перекиси водорода с участием ионов галогенов формируются дополнительные бактерицидные продукты. Для предотвращения ущерба собственным клеткам от накопления этих продуктов, цитотоксичных не только в отношении микроорганизмов, срабатывают механизмы их инактивации путем превращения в воду и кислород с участием супероксиддисмутазы и каталазы. Впрочем, эти же защитные механизмы могут проявлять и микробные клетки. В макрофагах основной эффекторной молекулой бактериолиза считается перекись водорода.

Все упомянутые бактерицидные продукты лишены какой-либо специфичности в отношении микроорганизмов. Они обладают также туморицидной и вообще цитотоксической активностью. Место генерации бактерицидных продуктов точно не установлено, в конечном счете, они оказываются в фаголизосоме и могут секретироваться во внеклеточное пространство.

Примечание:

Нарушение мембранных оксидаз и пентозофосфатного шунта служат главной причиной ослабления кислородозависимого метаболизма фагоцитов и сопряженных с ним киллерных реакций. Ряд вирусов (вирусного герпеса, коровьей оспы, ньюкестлской болезни, реовирусы) в остром периоде вирусной инфекции снижают способность к активизации ГМФШ нейтрофилов, что приводит к ослаблению бактерицидной функции нейтрофилов.

Азотистые метаболиты

К весьма активным факторам бактерицидности относятся продукты азотного метаболизма, в частности окись азота и радикал NО - , образующиеся под влиянием NO-синтетазы, особенно при действии на фагоцитирующие клетки интерферона g или его сочетания с ФНОa. Эти метаболиты особенно важны при разрушении микобактерий, устойчивость к которым коррелирует с активностью NO-синтетазы.

Кислород - и азотнезависимые факторы. Локальное закисление.

Повреждение микробной мембраны вызывают дефензины (низкомолекулярные, а также более высокомолекулярные катионные белки, в частности р25, р37, и р57), катепсин G,белок ВР1, усиливающий проницаемость бактериальной стенки, и аргиназа. Определенный вклад в лизис микробной стенки вносит лизоцим (мурамидаза), расщепляющий пептидогликаны. Лактоферрин проявляет свой эффект через связывание ионов железа (конкуренция с бактериями, задерживающая их рост) и активацию системы кислородзависимого киллинга.

Закисление внутренней среды фаголизосом (рН 4,5-6,5) может оказывать бактериостатическое или бактерицидное действие, поскольку при рН, близком к 4,5, затрудняется поступление в микробную клетку питательных веществ вследствие снижения ее электрического потенциала. Кроме того, кислая среда способствует активации большего количества ферментов фаголизосом, в том числе участвующих в бактериолизе или обеспечивающих его. Продукты жизнедеятельности микроорганизмов сами могут способствовать усилению локального закисления в фаголизосоме.

Кислороднезависимые бактерицидные и бактериостатические факторы могут действовать в анаэробных условиях (табл.2).

5.Выброс продуктов деградации

Продукты разрушения микроорганизмов вместе с содержимым фаголизосом выбрасываются из клетки наружу в результате процесса, аналогичного дегрануляции.

Таблица 2

Антимикробные факторы нейтрофилов

Название	Зависимость от стимуляции нейтрофила	Зависимость от кислорода (респираторного взрыва)	Механизм действия	Локализация в нестимулиро-ванном нейтрофиле
Лизоцим	_	_	Расщепление пептидогликана клеточной стенки грам+ бактерий	Азурофильные и специфиче-ские гранулы
Лактоферрин	_	_	Конкуренция с бактериями за ионы железа	Специфические гранулы
Катионные белки (у человека их роль играют мембранные протеиназы)	_	_	Изменение поверхност-ных свойств микробных клеток	Азурофильные, в меньшей степени – специфиче-ские гранулы
Молочная кислота	+	_	Снижение рН в фагосомах, прямая бактерицид-ность	Отсутствует (в биологически активных концентрации)
Миелопероксидаза – перекись водорода	+	+	Галогенизация (окисление) клеточных стенок бактерий	Азурофильные гранулы (пероксидаза)
Супероксид-ный анион	+	+	Сильные окислители (пероксидация липидов и белков)	Отсутствует (в биологически активной концентрации)
Гидроксиль-ный радикал	+	+	Тот же	Так же
Перекись водорода	+	+	Тот же	Так же
Синглетный кислород	+	+	Тот же	Так же

В отличие от нейтрофилов, макрофаги являются долгоживущими клетками с хорошо развитыми митохондриями и шероховатым эндоплазматическим ретикулумом. Если полиморфноядерные нейтрофилы обеспечивают основную защиту от пиогенных (гноеродных) бактерий, то функция макрофагов в основном сводится к борьбе с теми бактериями, вирусами и простейшими, которые способны существовать внутри клеток хозяина.

Отличие фагоцитоза полиморфноядерными лейкоцитами (нейтрофилами) состоит в том, что нейтрофил может совершать свою эффекторную функцию (фагоцитоз) один раз, после чего он обычно гибнет.

Макрофаг фагоцитирует многократно: после переваривания объекта он вновь способен к эффекторной функции. Важно, что часть молекул антигена разрушается при этом не полностью, напротив, происходит усиление их антигенной активности. Далее фагосома с остаточным антигеном выбрасвается на поверхность клетки, высвобождая высокоиммунный антиген, что имеет важное значение для индукции лимфоцитами специфического иммунного ответа.

Опсонины.

Гуморальные факторы, усиливающие деятельность фагоцитов, называются опсонинами (от греческого слова opsonion - снабжение пищей). Понятие об опсонизации сформировано в 1903 году. Термин придуман английским ученым Алмротом Райтом в 1908 году.

Все опсонины (а их более 10) объединены общим признаком - они связываются с объектом, выступая в роли функционального посредника между ним и фагоцитирующей клеткой (рис.3).

Опсоническая функция складывается из суммы факторов, которые имеют излюбленные мишени, дополняют друг друга и лишь в содружестве обеспечивает максимальную эффективность. Центральная роль принадлежит каскаду комплемента и иммуноглобулинам (антителам).

К опсонинам относят:

2. Ig G – антитела, являющиеся сильными опсонинами и образующие вместе с комплементом (С3в) главное эффекторное звено в системе опсонической кооперации.

3. Ig M – антитела, которые в присутствии комплемента иногда проявляют скрытую опсоническую активность.

4. Ig A, иногда выступающие в роли слабых опсонинов.

5. Альфа-2- глобулины, преимущественно фибронектин. Благодаря фибронектину внутренняя среда очищается от продуктов тканевого распада, сгустков крови, инородных частиц.

С-реактивный белок.

Рисунок 3. Место опсонинов, как функциональных посредников, в фагоцитозе

Отношение опсонизации к феномену фагоцитоза можно рассмотреть в трех основных аспектах:

1) Усиление сорбции (рецепции). На нейтрофилах имеются рецепторы к С3в компоненту комплемента и Fc-фрагменту Ig G и Ig A.

2) Усиление поглощения. Эффект связан с Fc-фрагментом, который, соединяясь с гомологичным рецептором плазматической мембраны, активирует нейтрофилы.

3) Стимуляция бактерицидной (цитотоксической) функции. Показано, что Ig G и С3в способны индуцировать респираторный взрыв с образованием высокотоксичных производных кислорода.

Методы оценки фагоцитоза

1. Тест фагоцитоза

Широко используется для оценки функциональной активности нейтрофилов периферической крови.

В качестве объектов фагоцитоза используют живые или убитые клетки микроорганизмов (например, убитую культуру стафилококка), а также различные твердые частицы (микросферы латекса, уголь, крахмал), формализированные эритроциты животных и т. п.

Схема постановки реакции:

Лейкоциты, выделенные из периферической крови, смешивают с суспензией частиц, используемых для фагоцитоза, и инкубируют при 37°С в течение 30-60 минут. Затем в фиксированных и окрашенных по Романовскому - Гимзе мазкам просчитывают:

фагоцитарный индекс (фагоцитарный показатель) - это % активных фагоцитов (т.е. содержащих фагоцитированный материал);

фагоцитарное число - это среднее количество поглощенных частиц на один фагоцит.

В норме: ФИ (ФП) = 40-80%, ФЧ = 4-9 частиц, если в качестве частиц использовался золотистый стафилококк.

ФИ = 60-80%, ФЧ = 4-9 частиц, если использовался латекс.

ФИ = 40-90%, ФЧ = 1-2,5, если тест проводился с использованием кандиды альбиканс.

В тесте фагоцитоза оценивается поглотительная способность лейкоцитов (НФ). Однако, следует учитывать, что опыты с цельной кровью отражают не только функции клеток, но и состояние гуморальных (сывороточных) факторов, которые выступают в роли опсонинов.

2. НСТ – тест

Данный тест отражает степень активации кислородзависимого метаболизма, прежде всего функцию глюкозомонофосфатного шунта (ГМФШ) и связанную с ним наработку свободных радикалов.

НСТ-тест основан на пиноцитозе нейтрофилами раствора нитросинего тетразолия (НСТ) и накоплении его в фагоцитарных вакуолях с последующим восстановлением и превращением растворимого бесцветного НСТ в нерастворимый темно-синий диформазан. Его легко идентифицировать в нейтрофилах визуально в виде грубодисперсных темно-синих гранул. Количество диформазана служит критерием интенсивности реакции.

Спонтанный НСТ-тест характеризует функциональное состояние нейтрофилов in vitro.

Нейтрофилы крови в норме пребывают в покоящемся (неактивированном) состоянии, а потому в подавляющем большинстве не восстанавливают НСТ. Число нейтрофилов, содержащих диформазан, у здоровых людей не превышает 10-15% (это нормальный показатель НСТ спонтанного).

Спонтанный НСТ увеличен у больных с острыми пиогенными инфекциями и обычно не меняется при заболеваниях вирусной этиологии.

О функциональном резерве нейтрофилов судят по показателям индуцированного НСТ-теста.

Другими словами, НСТинд. говорит о мобилизационной готовности нейтрофилов.

В качестве стимулятора в реакции используют, например, стандартную убитую клеточную вакцину из Serracia marcescens. НСТ инд. в норме 40-80 %.

Определение индекса активации нейтрофилов (ИАН)

Способ предусматривает анализ интенсивности реакции каждого нейтрофила. ИАН представляет собой средний показатель активации системы фагоцитоза обследуемого в пересчете на 1 нейтрофил. По степени активации все нейтрофилы делят на 4 группы:

0 - клетки с единичными пылевидными гранулами или без них;

1 - клетки с отложениями диформазана, не превышающими в сумме 1/3 площади ядра;

2 - клетки с отложениями диформазана более 1/3 площади ядра, но не более размеров целого ядра;

3 - Нейтрофилы с отложениями диформазана, превышающими размеры ядра.

Для получения ИАН число сосчитанных клеток в каждой группе перемножают на порядковый номер группы, суммируют и делят на 100 (число сосчитанных нейтрофилов).

А х О + В х 1 + С х 2 + Д х 3

ИАН = 100 , где

А - число нейтрофилов в 0 группе

В - в 1-й группе

С - во 2-ой группе

Д - в 3-й группе

Пример. У больного К, с 0-й группой активности 40 нейтрофилов, с 1-й - 30, со 2-й - 20, с 3-й - 10.

ИАН = 40 х 0 + 30 х 1 + 20 х 2 + 10 х 3 = 1, 0

Секреторная активность фагоцитов

Секреторная активность выражается по меньшей мере в двух формах – выбросе содержимого гранул (для макрофагов – лизосом), т.е. дегрануляции, и секреции с участием эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи. Дегрануляция свойственна всем основным типам фагоцитирующих клеток – нейтрофилам, эозинофилам и макрофагам, тогда как второй тип секреции присущ в основном или исключительно макрофагам.

Главные особенности моноцитов/макрофагов в сравнении с нейтрофилами и эозинофилами состоят в значительной выраженности процессов секреции, не связанных с дегрануляцией, а также в способности клеток к синтезу секретируемых белков и пептидов и формировании гранул de novo. Это обусловливает большую длительность и интенсивность секреторной деятельности этих клеток, а также возможность спонтанной секреции этих продуктов. Если секреторная активность нейтрофилов и эозинофилов связана преимущественно с их бактерицидной и киллерной активностью, то секреция моноцитов/макрофагов наряду с этой функцией в значительной степени направлена на выполнение регуляторной роли в развитии воспалительной реакции и иммунного ответа.

Макрофаги спонтанно секретируют ряд продуктов: лизоцим, компоненты комплемента, ряд ферментов (например, эластазу), фибронектин, аполипопротеин А и липопротеиновую липазу.

Для регуляции развития воспаления и иммунных процессов особенно значимы простагландины, лейкотриены, регуляторные пептиды и особенно цитокины. Секреция этих веществ, как правило, не связана с освобождением гранул, а является классическим секреторным процессом, происходящим при участии аппарата Гольджи.

Таким образом, секреторная активность свойственна всем фагоцитирующим клеткам. Она часто сопряжена с их активацией, хотя механизмы запуска этих процессов не идентичны. Секреция осуществляется путем высвобождения содержимого клеточных гранул или путем выделения синтезируемых de novo веществ. Секреторный процесс связан с выполнением бактерицидной (шире – цитотоксической) и, особенно для макрофагов, регуляторной функцией фагоцитирующих клеток.

Киллерная активность фагоцитов

Киллерный эффект макрофагов, столь важный для противоопухолевой активности этих клеток, не сводится ни к их фагоцитарной активности, ни к внеклеточному цитолизу, обусловленному секретируемыми продуктами (хотя оба этих процесса могут участвовать в реализации цитотоксического действия макрофагов). Более важную роль в его осуществлении играют механизмы, требующие прямого клеточного контакта.

Природа киллерного эффекта макрофагов не раскрыта. Вероятно, как и в случае киллерных лимфоцитов, в основе киллерного действия макрофагов лежит сочетание различных механизмов: индукции апоптоза, внедрения в мембрану клетки-мишени цитолитических молекул, продуцируемых макрофагом, выделения цитокинов с цитолитической активностью (например, ФНОa). Очевидно, что продукты, образующиеся при дыхательном взрыве, а также галоидные производные и некоторые ферменты, секретируемые в межклеточную среду активированными макрофагами, также вносят вклад в опосредованный ими цитолиз. Допускается возможность «инъекции» в клетку-мишень лизосом макрофагов.

Киллерной активностью обладают также гранулоциты. Если для эозинофилов это исключительно внеклеточной цитолиз, обусловленный секретируемыми продуктами, то для нейтрофилов природа цитотоксической активности не установлена. По-видимому, как и в случае с макрофагами, она связана с действием нескольких механизмов – контактной индукцией апоптоза, токсичностью секретируемых продуктов и, возможно, передачей в клетки-мишени токсического материала.

Естественные (натуральные) киллеры

Основная функция естественных киллеров – контактный цитолиз клеток-мишеней, пораженных вирусом или трансформированных.

Натуральные киллеры (НК) представляют собой особую популяцию лимфоцитов, популяцию больших гранулярных лимфоцитов с характерной морфологией. НК возникают из предшественников, расположенных в костном мозге. НК лишены антигенраспознающих рецепторов. Рецептор естественных киллеров, предназначенный для распознавания клеток-мишеней представляет собой С-лектин. Он распознает концевые остатки маннозы на молекулах мембранных гликопротеинов и гликолипидов. В норме эти остатки на большинстве клеток, с которыми контактируют зрелые лимфоциты и макрофаги, блокированы остатками сиаловой кислоты. Это защищает их от фагоцитоза макрофагами, которые тоже имеют рецепторы, связывающие маннозу, и от лизиса NK-киллерами.

НК имеют также рецепторы, ограничивающие киллинг. Эти рецепторы распознают аутологичные молекулы MHC, экспрессированные на клетках-мишенях, и подают в НК-клетку сигнал, который запрещает развитие дальнейших событий, ведущих к цитолизу. В результате мишенями естественных киллеров могут стать клетки, на поверхности которых присутствуют гликоконъюгаты со свободными остатками маннозы и не содержатся молекулы MHC 1 класса.

После распознавания мишеней и установления межклеточного контакта происходит программирование лизиса, и клетка-мишень становится обреченной на гибель даже после ее отделения от киллера.

В основе цитолиза, обусловленного естественными киллерами, лежит перфоринзависимый механизм. Контакт НК-лимфоцитов и клеток-мишеней приводит к активации НК-клеток, выражающейся в освобождении гранул и секреции ряда цитокинов в локализованном участке, обращенном в сторону клетки-мишени. В гранулах содержится два типа субстанций – перфорин и гранзимы (фрагментины). Суть программирования лизиса в случае НК-клеток заключается в формировании в мембране клеток-мишеней перфориновых пор и проникновении через них гранзимов, запускающих в клетке процесс, который приводит к развитию апоптоза. После программирования лизиса НК-клетка отделяется от клетки-мишени; при этом сохраняется возможность повторного участия в цитолизе (рециклинга) естественных киллеров.

В цитолизе клеток-мишеней сочетаются проявления апоптоза и некроза. Общая продолжительность цитолиза, обусловленного НК-клетками, составляет 1-2 часа.

Различные интерфероны усиливают цитотоксичность НК, а поскольку интерфероны вырабатываются инфицированными вирусами клетками, то перед нами – хорошо интегрированная защитная система с обратной связью. Открытие того факта, что один из лимфокинов, интерферон, усиливает литическую активность натуральных киллеров, привело к применению интерферонов в частности в качестве противоопухолевого агента. Активность НК также может избирательно усиливаться другим лимфокином – интерлейкином-2 (IL-2).НК-клетки, активированные ИЛ-2, составляют основную фракцию так называемых ЛАК-клеток (лимфокинактивированных киллеров). Эту фракцию ЛАК-клеток идентифицируют по наличию мембранных маркеров НК-клеток – CD16 и 56. Методология получения ЛАК-клеток разработана в процессе поиска методов лечения злокачественных опухолей.

Для выявления и подсчета НК-клеток используют анти-CD моноклональные антитела основной (анти-CD16) и дополнительной (CD2, CD56, CD158a, CD161) панели.

Роль естественных киллеров в иммунной защите

Естественным киллерам всегда отводилась большая роль в опосредовании защиты организма от опухолей и внутриклеточных инфекций. Однако мнение об их месте в иммунной защите было кардинально пересмотрено в связи с выявленным «запретом» на лизис этими киллерами клеток-мишеней, несущих аутологичные молекулы МНС 1 класса. В настоящее время полагают, что мишенями естественных киллеров служат клетки, утратившие молекулы МНС 1 класса. Известно, что некоторые вирусы (аденовирусы и т.д.) ингибируют экспрессию этих молекул. Утрата последних наблюдается и при росте некоторых опухолей. Это явление рассматривается как способ избежать распознавания этих клеток CD8 + Т-киллерами (их рецепторы, как известно, специфичны к чужеродным пептидам, представляемым молекулами МНС 1 класса). В таком случае NK-клетки, выявляющие и разрушающие мишени, которые «избежали» действия иммунных механизмов второй линии защиты, могут рассматриваться как факторы не первой, а третьей линии защиты, если таковая существует.

При заражении внутриклеточными агентами (вирусами, листериями и т.д.) решающая защитная роль на ранних этапах инфекции, когда не сформировались механизмы адаптивного иммунитета, принадлежит естественным киллерам. Поэтому в их отсутствии начальные этапы инфекции протекают очень тяжело. Но позже срабатывают иммунные механизмы (связанные с активностью Т-клеток) и происходит выздоровление, вклад в которое NK-клеток невелик.

ГУМОРАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ ЕСТЕСТВЕННОЙ РЕЗИСТЕНТНОСТИ

Лизоцим (мурамидаза) - расщепляет пептидогликаны клеточной стенки чувствительных бактерий (грамположительных). Лизоцим - это энзим, который синтезируется гранулоцитами, моноцитами и макрофагами.

У всех типов бактерий есть внутренняя клеточная мембрана и слой пептидогликанов, который может быть разрушен лизоцимом или лизосомальными ферментами (рис.4). Внешний липидный бислой грамотрицательных бактерий, чувствительный к действию комплемента и катионных белков, иногда содержит липополисахарид (ЛПС, называемый также эндотоксином). Он построен из боковых олигосахаридных О-специфических цепей, присоединенных к коровому полисахариду, который, в свою очередь, связан с липидом А, обладающим митогенной активностью. Известно, например, 148 вариантов О-антигена E.coli. Микобактерии имеют клеточную стенку, очень устойчивую к разрушению. Если же бактерия окружена капсулой, то это защищает ее от фагоцитоза.

Рисунок 4. Строение клеточной стенки бактерий.

Строение муреина:

Г - М - Г - М - Г

М - Г - М -Г - М

Г - N- ацетилглюкозамин

М - N-ацетилмурамовая кислота.

Муреина больше в стенке грамположительных бактерий. Таким образом, лизоцим расщепляет пептидогликановый слой (муреин) клеточной стенки “грам+” бактерий и в отдельных случаях может вызвать даже бактериолиз. При осуществлении лизиса “грамм-” бактерий лизоцим действует совместно с системой комплемента. Лизоцим присутствует практически во всех биологических жидкостях организма (слюна, слезы и т.д.), поэтому определение его концентрации имеет большое диагностическое значение.

Определение активности лизоцима в слюне

Этапы определения:

1. Берут пробирку с микробной взвесью Micr.Lisodeicticus в объеме 2 мл. (1 мл суспензии содержит 1 млрд. микробных клеток).

2. Определяют оптическую плотность взвеси (в норме 0,5 опт. ед.).

3. В одну пробирку приливают 0.1 мл слюны, в другую пробирку - 0,1 мл раствора лизоцима (контроль). На 10 мл воды берут 3 мг лизоцима (на кончике скальпеля).

4. Пробирки помещают в термостат на 30 минут.

5. Затем на ФЭКе определяют оптическую плотность.

6. Активность лизоцима определяют по формуле:

Х 100, где Д1 - оптическая плотность опытных проб до инкубации.

Д2 - оптическая плотность проб после инкубации.

Система комплемента

Система комплемента представляет собой один из самых знаменитых каскадов сыворотки. Она является основной защитной силой организма. Из общего количества сывороточных белков на систему комплемента приходится около 10% .Существует прямая функциональная связь между системой комплемента и фагоцитарной системой, поскольку прямое или опосредованное через антитела связывание компонентов комплемента с бактериями часто является необходимым условием фагоцитоза (опсонизация микроорганизмов).

Впервые система комплемента была описана Бухнером в 1889 году и определена как алексин - термолабильный фактор, в присутствии которого наблюдается лизис микроорганизмов.

Термин “комплемент” был введен Эрлихом в 1895 году.

Собственно к гуморальным факторам неспецифической резистентности относится альтернативный путь активации системы комплемента, но не классический, где активаторами являются иммунные комплексы (АГ - АТ).

Однако, для целостного восприятия системы комплемента, мы сочли целесообразным в данном разделе рассмотреть оба пути активации комплемента, а также эффекты и методы оценки системы комплемента.

Комплементом называют сложный комплекс белков (около 20), которые так же, как и белки, участвующие в процессах свертывания крови, фибринолиза и образования кининов, формируют каскадные системы, обнаруженные в плазме крови. Для этих систем характерно формирование быстрого, многократно усиленного ответа на первичный сигнал за счет каскадного процесса. В этом случае продукт одной реакции служит катализатором последующей (табл.3).

Таблица 3

Характеристика основных компонентов системы комплемента человека

Компонент	Концентрация в сыворотке мкг/мл	Молекулярная масса, дальтон	Чувствит-ность	Место синтеза
			к нагрев.	к NH3
С1q		459 000	+	-	Кишечный эпителий
С1r	34-50	190 000	++	-	там же
C1s	30-50	85 000	-	-	там же
С2	15-25	110 000	++	-	Макрофаги
С3		190 000	-	+	Печень
С4	350-500	200 000	-	++	Макрофаги
С5		190 000	-	+	Клетки селезенки
С6		128 000	+	-	Печень
С7		120 000	-	-
С8		160 000	+	-	Клетки селезенки
С9		79 000	-	-	Печень

(-) - нечувствит., (+) - чувствительн., (++) - очень чувствительн.

Компоненты, участвующие в классическом пути активации, обозначаются как С1q, С1r, С1s, С4, С2, С3. Белки, участвующие в альтернативном пути активации, называются факторами и обозначаются как В, Д, Р (пропердин). Компоненты, участвующие в заключительном (мембраноатакующем) этапе обоих путей активации, обозначаются С5, С6, С7, С8 и С9.

Наконец, выделяется группа белков, регулирующих интенсивность реакции, или группа белков-контролеров. К ним относятся: С1 - ингибитор (С1 JNH - термолабильный альфа-2- нейраминоглюкопротеин, препятствующий спонтанной активации С1 - эстеразы); С3в - инактиватор (С3в JNa), (bJN - фактор - С4 - ВР) - ингибитор анафилотоксина.

Черта над символом, например, С1, С42, обозначает энзиматическую активность компонентов.

Основные компоненты комплемента получили обозначение от С1 до С9. Система комплемента состоит в основном из ферментов, которые катализируют 9 последовательно протекающих на клеточной мембране реакций, вызывающих в конце концов, ее повреждение. В норме компоненты комплемента неактивны. Пусковые события их активации зависят от продуктов, формирующихся при иммунном ответе или содержащихся в микроорганизмах.

Активация системы комплемента в основном осуществляется двумя путями: при помощи иммунных комплексов (классический путь) или без участия антител (альтернативный путь).

Классический путь активации комплемента - это иммунологически обусловленный процесс, инициированный антителами. Участвуют только IgM и IgG - антитела (IgM, IgG3, IgG1, IgG2,) в комплексе с антигеном или же агрегаты IgG, СРБ, ДНК, плазмин.

Пусковым этапом каскада классической активации комплемента является формирование иммунного комплекса. После присоединения двухвалентного антигена к Fab-участкам антител в их Fc-участке происходят структурные изменения, приводящие к активации системы комплемента. Комплемент связывается с Fc-частью (Сg2или Сm4) иммуноглобулина. Активация С1 происходит между двумя Fc-фрагментами, поэтому каскад активации может быть индуцирован даже одной молекулой Ig M. В случае участия антител IgG необходимо соседство двух молекул антител.

Примечание : у некоторых бактерий (золотистый стафилококк, пиогенный стрептококк, пневмококк) обнаружены компоненты, которые неспецифически связываются с Fc - фрагментом IgG, активируя комплемент, подобно комплексам АГ-АТ.

В каскад реакций в определенной последовательности вступают компоненты комплемента от С1 доС9. Очередность вступления, которая всегда остается неизменной, можно записать как ряд:

С1 - 4 - 2 - 3 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9.

Процесс начинается с активации С1, который состоит из 3 компонентов: С1q, C1r, C1s. Весь этот комплекс превращается в серинэстеразу С1qrs. Последняя расщепляет С4 на 2 фрагмента: С4а и С4в и соответственно С2 - на С2а и С2в (рис.5).

(IgM, IgG + АГ) C2в С3а

Са 2+

С2 С2а

C1g, C1r, C1s, C1 Mg 2+ С3 С5а

C4 С4в

С4а С3в С5

С5в

С9 С8 С7 С6

Рисунок 5. Классический путь активации комплемента.

Образующийся комплекс С4b2а представляет собой активный фермент, расщепляющий С3-компонент, т.е. являющийся С3-конвертазой классического пути.

Регулятором классического пути является С1-ингибитор (С1JNH), подавляющий активность С1r и С1s путем необратимого связывания с этими ферментами. мой активации С4 и С2 и клинически проявляется в виде врожденного Врожденный дефицит этого ингибитора приводит к неконтролируе ангиоотека.

Альтернативный путь активации комплемента состоит из ряда последовательных реакций, не включающих С1, С4 и С2 компоненты, и, тем не менее, приводящих к активации С3. Эти реакции приводят к активации заключительного мембраноатакующего механизма. Регуляторными белками альтернативного пути являются bJH (фактор Н) и С3в-инактиватор (С3в INA) = фактор 1.

Активация этого пути инициируется эндотоксином грамотрицательных бактерий, некоторыми полисахаридами типа инулина или зимозана, иммунными комплексами (ИК), содержащими IgA или IgG и некоторыми бактериями и грибками (например, эпидермальным стафилококком и кандидой альбиканс). Ввиду этого альтернативный путь активации комплемента следует относить к механизмам неспецифической резистентности как важнейший компонент немедленной антимикробной защиты.

В самой реакции участвуют 4 компонента: фактор Д и В, С3 и пропердин (Р) - сывороточный белок с М.в = 220000. При этом фактор Д (фермент) подобен С1s классического пути, так как расщепляет фактор В, присоединившийся к С3в. С3 и фактор В соответственно аналогичны С4 и С2- компонентам классического пути. В результате образуется конвертаза альтернативного пути С3вВв, способная расщеплять С3 на С3а и С3в.

В нормальных условиях должен существовать механизм, сдерживающий это расщепление на “отключенном” уровне. С3вВв - конвертаза в растворах нестабильна и фактор В легко замещается другим компонентом - фактором Н, образуя комплекс, доступный для атаки фактором I, инактивирующим С3в, Инактивированный С3в биологически инертен и в дальнейшем расщепляется трипсиноподобными ферментами, присутствующими в организме.

Некоторые микроорганизмы могут активировать С3вВв - конвертазу с образованием большого количества продуктов расщепления С3. Это происходит путем связывания С3вВв - конвертазы углеводными участками поверхностной мембраны микроорганизмов, что защищает конвертазу от действия фактора Н.

Затем другой белок - пропердин (Р) - взаимодействует со связанной конвертазой, стабилизируя ее еще сильнее. Образуется более сложный комплекс С3вВвР, который действует как фермент на С3 или С5 и начинает каскад активации комплемента вплоть до С9 (рис.6).

Рисунок 6. Начальные этапы активации системы комплемента

Последовательность событий после расщепления С3

Оба пути активации комплемента приводят к одной и той же конвертазе С3, которая в классическом пути представляет собой С4в2а, а в альтернативном - С3вВв. Оба фермента после связывания дополнительного С3в превращаются в конвертазу С5.

Таким образом, после С3 следующим активируемым компонентом является С5. Активация С5 «открывает» терминальный этап активации комплемента – формирование мембранатакующего комплекса. Компонент С5, взаимодействуя с мембраносвязанным С3в, становится субстратом для С3вВв и расщепляется с выделением короткого полипептида С5а. Большой же фрагмент С5в последовательно связывает С6, С7 и С8. Комплекс С5b678 уже насквозь прошивает мембрану, поскольку гидрофобный домен в составе С8 имеет достаточную протяженность. Это приводит к ограниченному лизису клеток (в случае эритроцитов), однако, он реализуется очень медленно и его функциональная значимость не выяснена.

Завершающий этап формирования мембранатакующего комплекса состоит в присоединении 12-20 молекул С9, который повышает в 1000 раз литическую активность комплекса. Как и перфорин, С9 способен полимеризоваться при контакте с фосфолипидами мембраны. В результате формируется цилиндрический комплекс, встраивающийся в мембрану как ее интегральный компонент. Цилиндры образуют поры, которые нарушают целостность мембраны и создают возможность для поступления в клетку ионов Н + , Nа + и воды (но не белков), что и приводит к разрыву мембраны и гибели клетки.

Биологические функции системы комплемента

1. Адгезия, опсонизация и фагоцитоз

Фагоцитирующие клетки имеют рецепторы для С3в и С3вi, которые облегчают адгезию микроорганизмов, нагруженных С3в, на поверхности клетки. Опосредованная комплементом связь частиц с фагоцитами значительно ускоряет их фагоцитоз.

Опсоническую функцию комплемента почти целиком определяет С3. Опсоническая функция реализуется через С3в, фиксация которого на объекте фагоцитоза завершает цепь реакций, необходимых для получения опсонического эффекта.

2. Нейтрализация вирусов

Фиксация антител и факторов комплемента С1/С4 на вирусах нейтрализует их, вследствие чего они утрачивают инфекционность.

3. Образование биологически активных фрагментов

С3а и С5а - небольшие пептиды, отщепляемые в процессе активации комплемента от молекул-предшественников, выполняют ряд важных функций. Они действуют непосредственно на фагоциты, особенно на нейтрофилы, вызывая резкую активацию дыхания, что связано с продукцией метаболитов кислорода. Кроме того, оба представляют собой “анафилотоксины” и могут вызвать выброс медиаторов из тучных клеток и из циркулирующих в крови базофилов. Особенно следует отметить хемотаксические свойства этих молекул и их влияние на кровеносные сосуды. В свою очередь, С5а служит мощным хемотаксическим агентом для нейтрофилов и способен эффективно воздействовать на клетки эндотелия капилляров, вызывая расширение сосудов и повышая их проницаемость.

Примечание: скорость инактивации С5а повышена у больных туберкулезом, алкогольным циррозом печени, острым и хроническим гломерулонефритом, у больных со злокачественными опухолями и т. д. В результате происходит ослабление хемотаксиса и общего резерва фагоцитирующего звена.

4. Повреждение мембран

Как отмечалось выше, встраивание МАК в мембрану может привести к лизису клетки. К счастью, система комплемента относительно малоэффективна в отношении лизиса мембран аутологичных клеток.

Оценка системы комплемента

Можно определить любой компонент системы комплемента, фактор или ингибитор, но важнее всего - определение С3.

Компоненты комплемента могут быть полными антигенами и вызывать выработку антител. Так, при введении кролику белков системы комплемента человека индуцируется гуморальный иммунный ответ с выработкой Ig G - антител. Последние используются для определения компонентов комплемента, например, в реакции радиальной иммунодиффузии в геле по Манчини.

Компоненты комплемента, факторы и ингибиторы могут быть определены и с использованием моноклональных антител иммуноферментным методом.

Определение уровня комплемента в сыворотке по 50%-ному гемолизу в единицах СН50 (определение гемолизинов)

Метод основан на прямой зависимости процента гемолиза от количества сывороточного комплемента. Эта зависимость точно определена в зоне частичного гемолиза, соответствующего 50%-ному гемолизу. За 50%-ую гемолитическую единицу активности (СН50) принимают количество комплемента, способствующее 50% лизису определенного количества сенсибилизированных эритроцитов в течение 45 минут при температуре 37°С.

Источник комплемента - исследуемая сыворотка в серийных разведениях. Определяют титр, соответствующий 50%-ному гемолизу эритроцитов (на

пример, барана), суспензированных в 5 мл. раствора, имеющего ионную силу 0, 147.

Визуально находят ту последнюю лунку ряда (пробирку), в которой еще наблюдается гемолиз, и соответствующее разведение сыворотки принимают за титр гемолизинов.

В сыворотке человека в норме содержится приблизительно 40 - 50 СН50/мл.

Определение титра комплемента

Для определения титра комплемента необходимы 3%-ная взвесь эритроцитов барана и стандартная гемолитическая сыворотка к эритроцитам барана с известным титром. Гемолитическая система готовится из равных объемов разведенной по троекратному титру гемолитической сыворотки и 3%-ной взвеси бараньих эритроцитов. Для работы применяется титр гемолитической сыворотки в три раза выше указанного в паспорте.

Постановка реакции: Испытуемую сыворотку, разведенную физиологическим раствором 1:5, разливают в пробирки по 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1,2; 1,6; 2,0 мл. К сыворотке добавляют физиологический раствор до объема 2,0 мл и гемолитическую систему в количестве 0,5 мл. Пробирки помещают в термостат при 37°С на 30 мин.

После инкубирования в термостате регистрируют количество сыворотки, которое вызывает полный гемолиз эритроцитов в гемолитической системе. Полученный результат делят на 5 и получают искомую величину титра комплемента.

У практически здоровых лиц средний уровень титра комплемента составляет 0,02 - 0,08. При ряде заболеваний отмечается снижение уровня комплемента.

Реакция связывания комплемента

Предложена Борде и Жангу в 1901 году. Используется с целью серодиагностики при ряде инфекционных заболеваний: коклюш, туберкулез, дизентерия, туляремия, токсоплазмоз, сифилис, лептоспироз и другие (рис.7, табл 4).

Рисунок 7. Схема постановки реакции.

Таблица 4

Постановка основного опыта РСК

Ингредиенты:

1) испытуемая сыворотка больного в разведении 1:5, инактивированная при температуре 56-58°С в течение 30 минут;

2) антиген (например, гонококковый);

3) комплемент в разведении, соответствующем рабочей дозе;

4) гемолитическая сыворотка в рабочей дозе;

5) 3%-ная взвесь эритроцитов барана.

Предварительно определяют рабочие дозы комплемента, гемолитической сыворотки и антигенов.

Титр комплемента - это его минимальная доза, которая в присутствии гемолитической сыворотки вызывает полный гемолиз эритроцитов. Рабочая доза комплемента, используемая при постановке РСК, на 20-30 % больше его титра.

Белки острой фазы

Видное место в неспецифических реакциях отведено белкам острой фазы воспаления (БОФ), уровень которых существенно меняется в первые часы и дни защитной реакции.

Как известно, клетки печени продуцируют разнообразные белки, в частности основную часть белков сыворотки крови. При действии на них воспалительных цитокинов ИЛ-6 и в меньшей степени ИЛ-1 и ФНОa под влиянием внутриклеточного процесса, аналогичного процессам активации клеток иммунной системы, изменяется спектр экспрессируемых генов гепатоцитов. В результате синтез некоторых белков подавляется, а продукция других усиливается (иногда на несколько порядков за сутки). Различают положительные острофазные белки, уровень которых нарастает более чем на 25% от нормы, и отрицательные острофазные белки, уровень которых заметно снижается при тех же условиях.

Первую группу составляют (в порядке нарастания степени прироста): церулоплазмин, компонент С3 комплемента, альфа 1-кислый гликопротеин, альфа 1-антитрипсин, фибриноген, гаптоглобин, сывороточный амилоид П (САП), сывороточный амилоид А, С-реактивный белок (СРБ) и некоторые другие. Отрицательными острофазными белками являются альбумин, трансферрин, липопротеиды низкой и очень низкой плотности.

Современное состояние проблемы функции БОФ и пристальный интерес к ней во всем мире в немалой степени связан с изучением роли СРБ и САП (сывороточного амилоидного протеина). СРБ открыт в 1930 году, САП описан в 1965 - 66 г. г. Эти белки выделены в отдельное семейство пентраксинов - сывороточных белков неиммуноглобулинововй природы с пятилучевой структурой молекулы и Са2+- зависимым механизмом связывания лигандов.

Оба названных пентраксина обладают свойствами С-лектинов, т.е. связывают углеводные группы. Другими их лигандами являются фосфорилхолин, ДНК, полиэлектролиты, белки межклеточного матрикса. Они не взаимодействуют с фосфолипидами собственных клеток организма, но связываются с фосфорилхолином грамположительных микроорганизмов. При связывании с ним С-реактивного белка в структуре фосфорилхолина открываются новые участки молекулы, которые ранее были замаскированы. Эти участки способны взаимодействовать с компонентами комплемента и активировать его классический и альтернативный пути. С другой стороны, связанный С-реактивный белок служит хемоаттрактантом для нейтрофилов, а участки его молекулы, обнажающиеся при связывании с микроорганизмами, распознаются фагоцитирующими клетками, т.е. С-реактивный белок может играть роль опсонина. Эти следствия связывания С-реактивного белка позволяют рассматривать его как своеобразное «протоантитело» (тем более что между ним и иммуноглобулинами существует некоторая гомология). После расщепления фагоцитирующими клетками могут освобождаться фрагменты молекулы С-реактивного белка, активирующие моноциты и индуцирующие секрецию ими цитокинов; такими же свойствами обладает мономерная форма этого белка.

Возрастная динамика сывороточных концентраций СРБ и САП в норме и при воспалении различной этиологии следующая:

Уровень СРБ медленно нарастает от следовых концентраций в крови здоровых доношенных новорожденных до 0,17 - 0,20 мкг/мл у детей 8-12 лет и до 0,47 - 1,34 мкг/мл у взрослых 18-60 лет; при этом не наблюдается половых различий;

При воспалении у взрослых уровень СРБ может достигать 1-2 мг/мл;

Уровень САП плавно изменяется от 0,2 - 6 мкг/мл в пуповинной крови и у новорожденных до 10-20 мкг/мл к 9-18 месяцам жизни, а после 6 лет устанавливается на уровне взрослых (30-50 мкг/мл), причем у мужчин его уровень выше примерно на 10 мкг/мл;

При хроническом воспалении концентрация САП в сыворотке может подняться до 100 мкг/мл и более.

Повышение уровня СРБ в сыворотке крови начинается через 3-6 часов после изменения гомеостаза, и его уровень удваивается каждые 8 часов. Уровень СРБ достигает максимума на 2-3 день воспалительной реакции и при неосложненном течении процесса, а в отсутствии хронизации постепенно возвращается к прежнему уровню на 12-15 день после воздействия, вызвавшего острофазную реакцию (табл.5).

В целом динамика СРБ сходна с динамикой другого острофазного белка, сывороточного амилоида А и с показателем СОЭ.

Уровень САП, напротив, остается у человека весьма стабильным в ходе острой фазы воспаления, возрастает в 2-4 раза к ее завершению и при хронизации процесса. Он повышен при всех формах амилоидоза, развивающегося в соединительных тканях, стенках сосудов, ЦНС.

Полиморфноядерные лейкоциты представляют собой вид белых кровяных клеток, "лейко" означает "белый", а "цит" означает "клетку". Название «полиморфноядерный» означает внешний вид этих клеток, похожих на множество ядер, склеенных вместе. Полиморфноядерные лейкоциты также известны, как гранулоциты благодаря своей зернистой природе.

Полиморфноядерные лейкоциты делятся на три типа:

1. базофилы,
2. нейтрофилы,
3. эозинофилы.

Названия этих клеток зависят от свойств их окрашивания, когда клетки окрашиваются таким образом, их легко можно увидеть под микроскопом. Базофилы окрашиваются в базофильные пятна, а эозинофилы легко окрашиваются химическим веществом, называемым эозином. Нейтрофилы не окрашиваются ни в кислотные, ни в базофильные пятна, их можно различить по мягкому окрасу.

Полиморфноядерные лейкоциты составляют около 70 процентов от всех белых кровяных клеток, образующихся в костном мозге, и они являются частью иммунной системы.

Клетки, которые их производят, называются миелобластами. Полиморфноядерные лейкоциты прежде чем стать лейкоцитами, проходят через стадии роста, их называют миелоцитами и метамиелоцитами. Клетки на ранних стадиях роста не реагируют на окрашивание так, как это делают более зрелые клетки, а также у них имеются различия в атомной структуре.

Нейтрофилы составляют около 60 процентов белых кровяных клеток , они примерно в два раза больше по размеру, чем красные кровяные тельца. Нейтрофилы содержат лизосомальные ферменты – вещества, которые расщепляют бактериальные клетки. Когда иммунная система начинает процесс воспаления при обнаружении инфекции, нейтрофилы по крови перемещаются к пораженной области. После чего они распознают бактерии антителами, которые служат иммунной системе в качестве маркера для уничтожения инфекции.

Эозинофилы встречаются реже, чем нейтрофилы, и составляют менее 6 процентов белых кровяных клеток в крови.

Несмотря на название полиморфноядерных лейкоцитов, их клетки не обязательно содержат множество ядер. Незрелые нейтрофилы имеют ядро ​​в форме полосы, а эозинофилы и базофилы могут также иметь лентообразные ядра. Эозинофилы же могут иметь только две доли в ядре.

Смотрите также на тему:

Нейтрофильные сегментоядерные лейкоциты (нейтрофильные грануло- циты, или нейтрофилы) - преобладающая популяция белых клеток крови. Развитие нейтрофилов контролируется цитокинами, из которых главную роль играет G-CSF, а вспомогательную - GM-CSF, IL-3 и IL-6. Повышение содержания нейтрофилов в условиях воспаления регулируется цитокинами IL-17 и IL-23. IL-23 индуцирует образование IL-17, а он стимулирует выработку G-CSF.
В крови человека содержится 2,0-7,5х109/л нейтрофилов, что составляет 50-70% от общего числа лейкоцитов крови; также в крови присутствует некоторое количество (0,04-0,3х109/л, т.е. 1-6%) палочкоядерных форм нейтрофилов, не завершивших созревание. Ядро таких клеток не сегментировано, хотя и имеет уплотненную структуру хроматина. В кровотоке присутствует только 1-2% общего числа зрелых нейтрофилов в организме (остальные представлены в тканях, преимущественно в костном мозгу). Срок их пребывания в циркуляции составляет 7-10 ч.
После кратковременной циркуляции нейтрофилы покидают кровоток и мигрируют в ткани. Примерно 30% нейтрофилов, выходящих из кровотока, мигрируют в печень и костный мозг; около 20% - в легкие (точнее в их микроциркуляторное русло); около 15% - в селезенку. Основными хемо- таксическими факторами для нейтрофилов служат лейкотриен В4 и IL-8, в небольших количествах вырабатываемые в тканях. Миграция происходит с участием молекул адгезии (Р2-интегрины, Р- и Е-селектины), а также фермента эластазы, секретируемого самими нейтрофилами. Через 3-5 сут пребывания в тканях нейтрофилы подвергаются спонтанному апоптозу, т.е. запрограммированной гибели (см. раздел 3.4.1.5), и их фагоцитируют резидентные макрофаги, что предотвращает нанесение ущерба окружающим клеткам. В настоящее время допускается возможность превращения небольшой фракции тканевых нейтрофилов в долгоживущую форму и даже их дифференцировки в макрофаги. В целом функция тканевых нейтрофилов остается невыясненной.
Диаметр нейтрофилов составляет 9-12 мкм. Им свойственна уникальная морфология: ядро сегментированное (обычно состоит из 3 сегментов) с плотно упакованным хроматином (гетерохроматином); цитоплазма содержит нейтральные (по данным окрашивания) гранулы, что и определяет название этих клеток. Особенности хроматиновой структуры ядра (недоступность промоторных участков для дифференцировочных факторов) значительно ограничивает экспрессию генов и синтез макромолекул нейтрофилами de novo. Тем не менее, вопреки ранее существовавшим представлениям, нейтрофилы сохраняют способность к биосинтезу, хотя и в ограниченном масштабе.
Поскольку нейтрофилы имеют характерную морфологию, потребность в определении их мембранного фенотипа возникает только при специальном цитометрическом анализе (табл. 2.1). Для нейтрофилов характерна экспрессия на поверхности клетки ряда молекул: CD13 (аминопептидаза N, рецептор для ряда вирусов), CD14 - рецептора для липополисахарида (ЛПС) (представлен в меньших количествах, чем на моноцитах), в2-интегринов (LFA-1, Mac-1 и p155/95); Fc-рецепторов , рецепторов для компонентов комплемента (CR1, CR3 и CR4), рецепторов для хемотаксических факторов (C3aR, С5аR, рецептор для лейкотриена B4). Под влиянием ряда цитокинов (прежде всего GM-CSF) нейтрофилы экспрессируют молекулы MHC класса II (MHC-II); молекулы МНС-I экспрессируются на них конститутивно. Наиболее важные молекулы, определяющие развитие, миграцию и активацию нейтрофилов, - рецепторы для G-CSF (основного фактора, регулирующего их развитие), а также для IL-17 и IL-23, основного хемотаксического фактора - IL-8 (CXCR1, CXCR2) и хемокина, определяющего связь нейтрофилов с тканями - SDF-1 (CXCR4).
Таблица 2.1. Мембранные молекулы нейтрофилов, эозинофилов и моноцитов

Окончание табл. 2.1

Группа молекул	Нейтрофилы	Эозинофилы	Моноциты
Лектиновые рецепторы	Дектин-1		DC-SIGN, дектин-1
Fc-рецепторы	FcyRII, FcyRIII, FcaR; при активации - FcyRI	FcyRII, FcyRIII, FceRI, FceRII, FcaR; при активации - FcyRI	FcyRI, FcyRII, FcyRIII; при активации - FcaR
Рецепторы комплемента	CR1, CR3; C3aR, C5aR, C5L2	CR1; C3aR	CR1, CR3, CR4; C3aR, C5aR
Цитокиновые рецепторы	Для G-CSF, GM- CSF, IL-3, IL-17	Для GM-CSF, IL-3, IL-4, IL-5, IL-13	Для M-CSF, GM- CSF, IFNy, IFNa/p, IL-1, IL-2, IL-3, IL-4, IL-6, IL-10, IL-15, IL-21, TNFa и т.д.
Хемокиновые рецепторы	CXCR1, CXCR2, CXCR3, CXCR4	CCR1, CCR2, CCR3, CCR5	CCR1, CCR2, CCR3, CCR5, CX3CR1
Интегрины	P2 - LFA-a, Mac-1, aDP2; рецептор - ICAM-2	Pj - VLA-4; P2 aD?2	Р1 - VLA-1, VLA-2, VLA-4, VLA-5, VLA-6; p2 - LFA-1, Mac-1, p150, p45, aDP2; рецепторы - ICAM-2, ICAM-3
Молекулы главного комплекса гистосовместимости (MHC)		MHC-I; при активации - MHC-II	MHC-I, MHC-II (при активации усиливается)
Костимулирую- щие молекулы		При активации - CD154	CD86 (слабо); при активации - CD80, CD86
Другие молекулы	CD14, CD13	CD9	CD14, CD13

Наибольшее своеобразие свойственно гранулам нейтрофилов (табл. 2.2), представляющим разновидность лизосом. Различают 4 разновидности гранул этих клеток: азурофильные (первичные), специфические (вторичные), желатиназные (третичные) и секреторные везикулы. Специфические гранулы содержат ферменты, проявляющие свою активность при нейтральных и слабощелочных значениях рН: лактоферрин, щелочную фосфатазу, лизоцим, а также белок BPI, связывающий витамин В12. Маркерами этой разновидности гранул служат лактоферрин и мембранная молекула CD66. В специфических гранулах содержится большое количество фермента NADPН-оксидазы, катализирующего «кислородный взрыв» и образование активных форм кислорода - главных факторов бактерицидности фагоцитов. Азурофильные гранулы содержат широкий набор гидролаз и других ферментов, активных при кислых значениях рН: миелопероксидазу, а-фукозидазу, 5’-нуклеотидазу, р-галактозидазу, арилсульфатазу, а-ман- нозидазу, N-ацетилглюкозаминидазу, p-глюкуронидазу, кислую глицеро- фосфатазу, лизоцим (мурамилидазу), нейтральные протеазы (серпроциди- ны) - катепсин G, эластазу, коллагеназу, азурацидин, а также дефензины, кателицидины, лактоферрин, гранулофизин, кислые глюкозаминоглика- ны и другие вещества. Маркерами азурофильных гранул служат фермент миелопероксидаза и мембранная молекула CD63. Желатиназные (третичные) гранулы в соответствии с названием содержат желатиназу. Наконец, четвертый тип гранул - секреторные везикулы - содержат щелочную фосфатазу.
Таблица 2.2. Свойства гранул клеток врожденного иммунитета

Тип клеток	Разновидность гранул	Состав гранул	Функциональное назначение содержимого
Нейтрофилы	Специфические (вторичные)	NAGPH-оксидаза, лак- тоферрин, щелочная фосфатаза, лизоцим и т.д.	Быстрая фаза бактериолиза
	Азурофильные (первичные)	Миелопероксидаза, кислые гидролазы, лизоцим, дефензины, нейтральные протеазы (серпроцидины) и т.д.	Медленная фаза бактериолиза
	Желатиназные (третичные)	Желатиназа	Обеспечение миграции
	Секреторные везикулы	Щелочная фосфатаза	Взаимодействие с микроокружением
Эозинофилы	Специфические (крупные, вторичные)	Главный основный белок, катионный белок, пероксидаза, нейротоксин, коллаге- наза, миелопероксидаза, цитокины: GM-CSF, TNFa, IL-2, IL-4, IL-6	Внеклеточный цитолиз
	Мелкие	Арилсульфатаза В, кислая фосфатаза, пероксидаза	Бактерицидность
	Первичные	Лизофосфолипаза (в кристаллах Шарко -Лейдена)	Липидный метаболизм
	Липидные тельца	Арахидоновая кислота, липоксигеназа, циклоксигеназа	Выработка эйкозано- идов
Тучные клетки	Базофильные	Гистамин, протеазы, пептидогликаны, гли- козаминогликаны, протеин Шарко-Лейдена, пероксидаза	Предобразованные факторы немедленной аллергии

Окончание табл. 2.2

При стимуляции нейтрофилов в первую очередь происходит высвобождение содержимого секреторных пузырьков. Преодолевать базальные мембраны нейтрофилам позволяет секрет желатиназных гранул. Специфические, а затем азурофильные гранулы сливаются с фагосомами в процессе фагоцитоза (через 30 с и 1-3 мин после поглощения частицы соответственно). Комплекс бактерицидных факторов, присутствующих в гранулах, обеспечивает разрушение многих микроорганизмов (см. раздел 2.3.5). Наиболее эффективно содержимое гранул повреждает стрептококки, стафилококки и грибы (включая кандиды). Содержимое гранул, особенно азурофильных, может секретироваться в результате дегрануляции. После дегрануляции восстановления гранул не происходит.
Наряду с моноцитами/макрофагами нейтрофилы рассматривают как основные фагоцитирующие клетки (см. 2.3.4). При этом нейтрофилы мигрируют из крови в очаг воспаления значительно быстрее моноцитов (табл. 2.3). Скорость мобилизации нейтрофилов дополняется их способностью развивать метаболические процессы («кислородный взрыв») в течение секунд. Все это делает нейтрофилы оптимально приспособленными для осуществления ранних этапов иммунной защиты в рамках острой воспалительной реакции.
Таблица 2.3. Функциональные различия нейтрофилов и моноцитов/макрофагов

Свойство	Нейтрофилы	Моноциты/макрофаги
Сроки жизни	Короткий (3-5 сут)	Длительный (недели, месяцы)
Темп мобилизации и активации	Быстрый (минуты)	Более медленный (часы)
Длительность активации	Короткая (минуты)	Длительная (часы)
Способность к пиноцитозу	Умеренная	Высокая
Способность к фагоцитозу	Очень высокая	Высокая
Регенерация мембраны	Отсутствует	Происходит
Реутилизация фагосом	Невозможна	Возможна
Нелизосомная секреция	Отсутствует	Имеется
Fc-рецепторы	FcyII, FcyIII; при	FcyI (спонтанно), FcyII,
	активации - FcyI	FcyIII

Рецензент

Доктор медицинских наук

Профессор В.Р.Вебер

Архипов Г.С., Е.И.Архипова

Основы иммунологии: Учебное пособие/НовГУ им.Ярослава Мудрого. – Великий Новгород, 2009. – 47 с.

В пособии изложены структура и функции иммунной системы, закономерности иммунологической реакции при взаимодействии с антигеном, о также некоторые вопросы иммунопатологического состояния.

Предназначено для студентов 1-6 курсов медицинских факультетов, а также для врачей лечебно-профилактических учреждений.

Издание 3-е, дополненное

ББК 28.073 (075)

© Новгородский государственный

Университет, 2009

© Г.С.Архипов, Е.И.Архипова, 2009

Иммунная система организма безус­ловно необходима для его выживания: без нее смерть от любой инфекции была бы практически неизбежна. Но даже безотносительно к своей жизненной важности иммунная система вызывает восхищение как пример изобретатель­ности Природы.

Сосуму Тонегава

Здоровая, нормально работающая иммунная система сама решает, как и чем лечить болезнь прицельно точно. Если мы научимся управлять иммунной системой, эта универсальная фармацевтическая фабрика произведет лекарство, необходимое организму в данный момент, там где нужно и сколько нужно…… Новая революция в медицине действительно на пороге.

Р. В. Петров, академик АН и АМН России

ВВЕДЕНИЕ

Иммунитет – это совокупность биологических явлений (процессов и механизмов), направленных на сохранение посто­янства внутренней среды (гомеостаза) и защиту организма от ин­фекционных и других генетически чужеродных для него агентов.

Иммунологическая защита осуществляется с помощью ряда раз­личных механизмов, которые можно разделить на две большие группы:

1. Неспецифические механизмы иммунитета, наиболее филогене­тически древние, которые направлены против любого чужеродного агента.

3. Регуляторные механизмы иммунного ответа, обусловленное большим количеством цитокинов, медиаторов, гормонов и других биологически активных веществ.

ФАКТОРЫ И МЕХАНИЗМЫ НЕСПЕЦИФИЧЕСКОЙ ПРОТИВОИНФЕКЦИОННОИ ЗАЩИТЫ

КОЖА И СЛИЗИСТЫЕ ОБОЛОЧКИ

Простейший способ избежать инфицирования - это предотвра­тить проникновение возбудителя в организм. Главной линией “обороны” служит кожа, которая, оставаясь неповрежденной, непрони­цаема для большинства инфекционных агентов. Кроме того, вырабаты­ваемые потовыми и сальными железами молочная и жирные кислоты обладают бактерицидным действием, поэтому различные микроорга­низмы, не входящие в число постоянных обитателей кожных покровов, быстро исчезают с ее поверхности.

Слизь, выделяемая стенками внутренних органов, действует как защитный барьер, препятствующий прикреплению бактерий к эпители­альным клеткам. За счет движения ресничек эпителия микробы вместе со слизью удаляются из организма. Аналогичным вымывающим дей­ствием обладают слезы, моча и слюна. Во многих секретах содержатся бактерицидные компоненты, такие как кис/юта в желудочном соке, спермин и цинк в сперме, лактопероксидаза в молоке, лизоцим в сле­зах, носовых выделениях и слюне.

ЛИЗОЦИМ

Лизоцим является одним из наиболее древних факторов противомикробной защиты. Он расщепляет мураминовую кислоту в составе оболочки чувствительных грамположительных микроорганизмов и в отдельных случаях может даже вызвать бактериолиз. Он синтезируется гранулоцитами, моноцитами и тканевыми макрофагами, может накапли­ваться в секреторных гранулах и лизосомах фагоцитов. При лизисе грамотрицательных бактерий лизоцим действует совместно с системой комплемента. В связи с этим он является важным фактором сыворо­точной бактерицидности, одновременно он присутствует также во всех жидкостях организма. Определение уровня его концентрации дает воз­можность оценить активность фагоцитарной системы. Снижение лизоцима наблюдается и при обострении хронических воспалительных за­болеваний

НОРМАЛЬНАЯ МИКРОФЛОРА

Нормальная микрофлора способствует созреванию иммунной системы и поддержанию ее в состоянии высокой функциональной ак­тивности, что показано при исследовании гнотобионтов – организмов, развивающихся в стерильных условиях. Выступая в качестве антаго­нистов, представители нормальной микрофлоры препятствуют адгезии, внедрению и размножению патогенных микроорганизмов. В то же вре­мя представители нормальной микрофлоры могут вызывать заболева­ния в случаях проникновения в большом количестве из одних биотопов в другие и при иммунодефицитах (дисбактериозы).

ФАГОЦИТИРУЮЩИЕ КЛЕТКИ ОРГАНИЗМА

Учение о фагоцитарной системе создано еще И. И. Мечниковым (1896). Под фагоцитозом понимают активное поглощение клетками твердого материала. У одноклеточных этот процесс служил в основном для питания. У многих многоклеточных организмов, включая человека, фагоцитоз служит, прежде всего, фундаментальным механизмом противоинфекционной защиты. Фагоциты представляют собой клетки с особо выраженной способностью поглощать микроорганизмы и другие внед­рившиеся в организм чужеродные вещества. Морфологически и функ­ционально различают моноцитарные (макрофаги) и гранулоцитарные (микрофаги) компоненты фагоцитарной системы. Макрофаги и микро­фаги имеют общее миелоидное происхождение от полипотентной ство­ловой клетки костного мозга. Для микрофагов характерно большое количество гранул в цитоплазме. По особенностям окрашивания разли­чают базофильные, эозинофильные и нейтрофильные гранулоциты (лейкоциты). Наиболее многочисленны среди лейкоцитов полиморфно-ядерные нейтрофилы. Ежедневно из костного мозга в кровь выходит 10 названных лейкоцитов, а при острых инфекциях это количество может возрастать в 10 – 70 раз, при этом в крови появляются и не зрелые формы (сдвиг формулы крови влево). Активность нейтрофилов тесно связана с гранулами, содержимое которых представлено фер­ментами и другими биологически активными веществами: бактерицид­ные ферменты, нейтральные протеиназы, кислотные гидролазы и про­чие вещества (лактоферрин, витамин В 12 -связывающий белок). С по­мощью этих вышеназванных ферментов и белков микрофаги осу­ществляют свою фагоцитирующую функцию.

Макрофаги различных тканей организма (соединительной, пе­чени, легких и др.) вместе с моноцитами крови и их костномозговыми предшественниками (промоноциты и монобласты) объединены в особую систему мононуклеарных фагоцитов (СМФ). Концентрация моноцитов в крови относительно невелика по сравнению с гранулоцитами (1–6% и 60 – 70% соответственно), однако продолжительность жизни значи­тельно выше. В крови моноциты циркулируют до трех суток, а затем мигрируют в прилегающие ткани, где их количество в десятки раз больше, чем в крови. Здесь происходит окончательное созревание моноцитов либо в мобильные гистиоциты (тканевые макрофаги), либо в высокодифференцированные тканеспецифические макрофаги (альвео­лярные макрофаги легких, купферовские клетки печени).

Рис.1. Мононуклеарная фагоцитарная система (первоначально включающая эндотелиальные и полиморфнондерные клетки под названием “ретикуло-эндотелиальная система”, или РЭС), Предшественники промоноцитов в костном мозге развиваются в циркулирующие моноциты крови, которые со временем распределяются по всему организму в виде зрелых макрофагов (МФ), как показано на рисунке. Другие основные фагоцитирующие клетки – полиморфноядерные нейтрофилы - главным образом остаются в крови, за исключением случаев их локализации в очагах острого воспаления

Морфологическая гетерогенность клеток соответствует функцио­нальному разнообразию мононуклеарной системы. В отличие от полиморфноядерных нейтрофилов, которые обеспечивают основную защиту от пиогенных (гноеродных) бактерий, функция макрофагов в основном связана борьбой с теми бактериями, вирусами и простейшими, которые способны существовать внутри клеток хозяина. У клеток Лангерганса кожи, дендритных клеток селезенки имеется способность пере­рабатывать и представлять антиген клеткам иммунной системы. В этот момент он может быть узнан соответствующими Т-лимфоцитами. Мак­рофаги синтезируют и секретируют во внеклеточную среду большое количество различных белков и ферментов: нейтральные протеазы, кислые гидролазы, эндогенный пироген, факторы комплемента, интерлейкин и др.

Макрофаги способны к передвижению, поглощению объектов фагоцитоза посредством опсонинов и мембранных рецепторов, обез­вреживанию его в лизосомах с помощью ферментов.

Все фагоцитирующие клетки характеризуются общностью основ­ных функций, сходством структур и метаболических процессов. Разли­чают четыре последовательно протекающие стадии фагоцитоза:

1. Хемотаксис целенаправленное передвижение фагоцитов в направлении градиента хемоаттрактантов благодаря наличию на мем­бране фагоцита специфических рецепторов. В качестве хемоаттрактан­тов могут выступать бактериальные компоненты, продукты некроза тканей организма, активированные фракции системы комплемента - С5а, СЗа, лимфокины.

2. Адгезия - прикрепление фагоцита к мишени, может быть опосредован и не опосредован рецепторами.

3. Эндоцитоз - захватывание, которое может происходить без участия рецепторов, например, при поглощении частичек угля и при участии рецепторов, как в случае поглощения многих бактерий, грибов рода Candida и др. Маннозофруктозные рецепторы фагоцитов узнают при этом углеводные компоненты поверхностных структур микроорга­низмов. Наиболее эффективным является фагоцитоз, опосредованный рецепторами для Fc-фрагмента иммуноглобулинов (см. ниже) и для фракции СЗ-комплемента. Эндоцитоз идет по принципу застежки “молния”.

4. Внутриклеточное переваривание происходит в фаголизосомах в результате слияния с первичными лизосомами. Уничтожение микро­организма происходит в результате “окислительного взрыва” - вы­броса биологически активных продуктов восстановления кислорода, таких как перекись водорода, супероксидант молекулярного кислорода и гидроксильных радикалов, а также за счет кислороднезависимых механизмов, связанных с высвобождением лизоцима и гидролитических ферментов.

Многие вирулентные бактерии часто не погибают и могут дли­тельное время персистировать внутри фагоцитов. Некоторые (токсоплазмы, микобактерии туберкулеза) могут препятствовать слия­нию фагосом с лизосомами; другие (гонококки, стафилококки, стреп­тококки гр. А) обладают устойчивостью к действию лизосомных фер­ментов; третьи после эндоцитоза покидают фагосому и избегают дейст­вия ферментов (риккетсии). В этих случаях фагоцитоз остается неза­вершенным.

Макрофаги при поглощении антигена вырабатывают монокины - вещества, оказывающие регулирующее действие на пролиферацию, дифференциацию и функции фагоцитов, лимфоцитов, фибробластов и других клеток, например, интерлейкин-1, который стимулирует Т-лимфоциты и одновременно оказывает пирогенный эффект. Одновременно макрофаги секретируют лизоцим, компоненты комплемента, интерфероны, кислородные радикалы, благодаря которым могут убивать бакте­рии без фагоцитоза, а также оказывать цитотоксическое действие на раковые и аллотрансплантированные клетки.

Общая функция фагоцитов заключается в представлении на своей наружной мембране фрагментов (антигенных эпитопов) захвачен­ных микроорганизмов. В таком виде возбудители специфически распо­знаются Т-лимфоцитами.