Система мононуклеарных фагоцитов
Эта система объединяет моноциты крови и различные макрофаги (купферовские клетки печени – звездчатые эндотелиоциты, альвеолярные макрофаги, мезангиальные макрофаги, макрофаги соединительной ткани, астроциты глии, остеокласты). Созревают под влиянием гранулоцитарно-макрофагальных колониестимулирующих факторов (ГМ-КСФ), выделяемых Т-лимфоцитами, фибробластами и макрофагами.
Функции макрофагов
· фагоцитоз;
· распознавание, переработка (процессинг) и представление (презентация) антигенов;
· секреция медиаторов системы иммунитета (монокинов).
Молекулярные маркеры моноцитов и макрофагов.
Моноциты/макрофаги экспрессируют рецепторы для углеводных компонентов бактерий, в том числе – молекулы из семейства TLR (см. выше). С ними связан CD14-рецептор для липополисахаридсвязывающего белка, который взаимодействует с ЛПС грамотрицательных бактерий. Также имеются рецепторы для Fc-фрагмента IgG – CD16, CD32 и CD64 и рецепторы к компонентам комплемента (например, к С3b), главная функция которых – опсонизация. Помимо всех упомянутых выше молекулярных маркеров, моноциты и макрофаги имеют рецепторы к цитокинам, а также интегрины.
Фагоцитоз.
Процесс фагоцитоза происходит в несколько стадий.
Стадия хемотаксиса представляет собой целенаправленное движение макрофагов к объекту фагоцитоза (например, микробная клетка), который выделяет хемотаксические факторы (бактериальные компоненты, анафилатоксины, лимфокины и т.д.). Компоненты бактериальных клеток, продукты активации комплемента, например С5а, и локально выделяемые цитокины и хемокины привлекают фагоцитарные клетки в очаг инфекции и воспаления.
Стадия адгезии реализуется 2 механизмами: иммунным и неиммунным. Неиммунный фагоцитоз осуществляется за счет адсорбции антигена на поверхности макрофага при помощи различных молекул (например, лектинов). В иммунном фагоцитозе участвуют Fc-рецепторы макрофагов к иммуноглобулинам и C3b-компоненту комплемента. В одних случаях макрофаг несет на своей поверхности антитела, за счет которых прикрепляется к клетке-мишени. В других – с помощью Fс-рецептора он сорбирует уже образовавшийся иммунный комплекс. Антитела и факторы комплемента, усиливающие фагоцитоз, называют опсонинами.
Стадия эндоцитоза (поглощения).
При этом происходит инвагинация мембраны фагоцита и обволакивание объекта фагоцитоза псевдоподиями с образованием фагосомы. В дальнейшем фагосома сливается с лизосомами и образуется фаголизосома.
Стадия переваривания.
В эту стадию происходит активация многочисленных ферментов, разрушающих объект фагоцитоза.
Фагоцитарные клетки обладают разнообразными механизмами уничтожения микробов.
Главный из них – продукция активных форм кислорода (АФК) через активацию гексозомонофосфатного шунта.
При этом восстанавливается молекулярный кислород с образованием супероксидного анион-радикала ('O2), из которого образуются потенциально токсичные гидроксильные радикалы (-ОН), синглетный молекулярный кислород и H2O2. В нейтрофилах под действием миелопероксидазы (и каталазы, содержащейся в пероксисомах, из перекисей в присутствии галоидов образуются дополнительные токсичные оксиданты, например гипоиодит и гипохлорит (производные НOI и HClO).
Дополнительный бактерицидный механизм основан на образовании токсичного для бактерий и опухолевых клеток оксида азота NO.
Кроме того, в фагоцитах имеются катионные белки, обладающие антимикробным действием. Важную роль играют дефензины – богатые остатками цистеина и аргинина катионные пептиды. Они вызывают образование ионных каналов в мембране микробной клетки.
Другие антимикробные механизмы: после слияния лизосом содержимое фаголизосомы временно подщелачивается, после чего рН ее содержимого падает, т. е. происходит подкисление, необходимое для действия лизосомных ферментов. Hекоторые грамположительные бактерии чувствительны к действию фермента лизоцима.
Различают завершенный и незавершенный фагоцитоз. При завершенном фагоцитозе происходит полное переваривание и бактериальная клетка погибает. При незавершенном фагоцитозе микробные клетки остаются жизнеспособными. Это обеспечивается различными механизмами. Так, микобактерии туберкулеза и токсоплазмы препятствуют слиянию фагосом с лизосомами; гонококки, стафилококки и стрептококки могут быть устойчивыми к действию лизосомальных ферментов, риккетсии и хламидии могут долго персистировать в цитоплазме вне фаголизосомы.
Последняя стадия фагоцитоза – удаление непереваренных фрагментов бактерий и других объектов фагоцитоза.
Распознавание, процессинг и презентация антигенов.
Если перевариванию подвергался вирусный или аутобелок организма, то его пептид длиной 8-11 аминокислотных остатков связывается с молекулами HLA I класса (HLA-A, HLA-B, HLA-C). Экзоантигены-пептиды длиной 12-25 аминокислот связываются с молекулами II класса (HLA-DR), которые имеются на активированных макрофагах. Только после этого они взаимодействуют с Т-хелперами. Таким образом, макрофаги представляют переработанный антиген Т-хелперам в комплексе со своими HLA антигенами (1-й сигнал).
Секреция цитокинов.
Макрофаги образуют значительное количество провоспалительных цитокинов. Среди них – ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-12, ИЛ-18, ФНОa, различные хемокины. Они выделяются после взаимодействия фагоцита с бактериальными клетками и стимулируют переход Тх0 в Тх1, стимулируя клеточное воспаление.
Гранулоциты
Нейтрофильные, базофильные и эозинофильные гранулоциты происходят из гемопоэтической стволовой клетки (ГСК) в костном мозгу через ряд предшественников: миелобласт – промиелоцит – миелоцит – юный – палочкоядерный – зрелый под влиянием ГМ-КСФ.
Нейтрофилы.
Их увеличение в крови – нейтрофилез – наблюдается при воспалении и инфекциях. Азурофильные гранулы содержат b-глюкуронидазу, катепсины, кислые гидролазы, кислые и нейтральные протеазы, эластазу, миелопероксидазу. В специфических гранулах находятся коллагеназа, лизоцим, белок, связывающий витамин B12.
Основной функцией нейтрофилов является фагоцитоз чужеродных объектов (бактерий, клеток), после чего они превращаются в «гноеродные тельца» – составную часть гноя. При фагоцитозе происходит усиление метаболизма по гексозомонофосфатному пути с активацией клеточного дыхания – "респираторного взрыва" и из гранул высвобождаются ферменты.
Через высокоаффинные Fcg-рецепторы и Fcε-рецепторы, появляющиеся после активации, нейтрофилы связывают IgG и IgE-антитела и за счет них могут специфично взаимодействовать с антигенами и аллергенами.
Базофилы (0,5-1% в крови) участвуют в аллергических реакциях. На поверхности базофилов имеется от 6000 до 60000 высокоаффинных Fce-рецепторов, связывающих IgE. В гранулах базофилов содержится большое количество медиаторов аллергии.
Эозинофилы играют большую роль в противопаразитарном иммунитете и аллергии. В норме в крови их 0,5-3%, созревают под действием ИЛ-5. При аллергии и паразитарных инвазиях количество их в крови увеличивается до 10-20% – эозинофилия.
Эндотелий капилляров и посткапиллярных венул играет значительную роль в иммунитете.
Эти клетки экспрессируют много молекул адгезии после активации: селектины Р и Е (распознают углеводы), интегриновые рецепторы ICAM-1 и 3, рецепторы для хемокинов, для ИЛ-1, 3, 4, 6, ФНО-a, интерферона-g, для C1q-компонента комплемента. При аутоиммунном ответе и воспалении эндотелий выделяет ряд цитокинов – ИЛ-1, 6, 7, ФНО-a и др.
Эпителий кожи и слизистых оболочек служит не только механическим защитным барьером, но и активно участвует в иммунных реакциях и воспалении. При любом повреждении эпителия выделяются хемокины (RANTES, ИЛ-12, ИЛ-6, ИЛ-8, ФНО-α и др.), привлекающие лейкоциты.