Мононуклеарная фагоцитирующая система. Система мононуклеарных фагоцитов

Система мононуклеарных фагоцитов (греч. monox один + лат. nucleos ядро: греч. рhagos пожирающий, поглощающий + гистол. суtus клетка; синоним: макрофагальная система, моноцитарно-макрофагальная система) - физиологическая защитная система клеток, обладающих способностью поглощать и переваривать чужеродный материал. Клетки, входящие в состав этой системы, имеют общее происхождение, характеризуются морфологическим и функциональным сходством и присутствуют во всех тканях организма.

Основой современного представления о cистема мононуклеарных фагоцитов является фагоцитарная теория, разработанная И.И. Мечниковым в конце 19 в., и учение немецкого патолога Ашоффа (К. А.L. Aschoff) о ретикулоэндотелиальной системе (РЭС). Первоначально РЭС была выделена морфологически как система клеток организма, способных накапливать витальный краситель кармин.
По этому признаку к РЭС были отнесены гистиоциты соединительной ткани, моноциты крови, клетки Купфера печени, а также ретикулярные клетки кроветворных органов, эндотелиальные клетки капилляров, синусов костного мозга и лимфатического узлов. По мере накопления новых знаний и совершенствования морфологических методов исследования стало ясно, что представления о ретикулоэндотелиальной системе расплывчаты, не конкретны, а в ряде положений просто ошибочны. Так, например, ретикулярным клеткам и эндотелию синусов костного мозга и лимфатических узлов длительное время приписывалась роль источника фагоцитирующих клеток, что оказалось неверным. В настоящее время установлено, что мононуклеарные фагоциты происходят из циркулирующих моноцитов крови. Моноциты созревают в костном мозге, затем поступают в кровяное русло, откуда мигрируют в ткани и серозные полости, становясь макрофагами.
Ретикулярные клетки выполняют опорную функцию и создают так называемое микроокружение для кроветворных и лимфоидных клеток. Эндотелиальные клетки осуществляют транспорт веществ через стенки капилляров. Непосредственного отношения к защитной системе клеток ретикулярные клетки и эндотелий сосудов не имеют. В 1969 г. на конференции в Лейдене, посвященной проблеме РЭС, понятие «ретикулоэндотелиальная система» было признано устаревшим. Вместо него принято понятие «система мононуклеарных фагоцитов». К этой системе относят гистиоциты соединительной ткани, клетки Купфера печени (звездчатые ретикулоэндотелиоциты), альвеолярные макрофаги легких, макрофаги лимфатических узлов, селезенки, костного мозга, плевральные и перитонеальные макрофаги, остеокласты костной ткани, микроглию нервной ткани, синовиоциты синовиальных оболочек, клетки Лангергаиса кожи, беспигментные гранулярные дендроциты.
Различают свободные, т.е. перемещающиеся по тканям, и фиксированные (резидентные) макрофаги, имеющие относительно постоянное место.

Макрофаги тканей и серозных полостей, по данным сканирующей электронной микроскопии, имеют форму, близкую к сферической, с неровной складчатой поверхностью, образованной плазматической мембраной (цитолеммой). В условиях культивирования макрофаги распластываются на поверхности субстрата и приобретают уплощенную форму, а при перемещении образуют множественные полиморфные псевдоподии. Характерным ультраструктурным признаком макрофага служит наличие в его цитоплазме многочисленных лизосом и фаголизосом, или пищеварительных вакуолей. Лизосомы содержат различные гидролитические ферменты, обеспечивающие переваривание поглощенного материала. Макрофаги - активные секреторные клетки, которые освобождают в окружающую среду ферменты, ингибиторы, компоненты комплемента. Основным секреторным продуктом макрофагов является лизоцим. Активированные макрофаги секретируют нейтральные протеиназы (эластазу, коллагеназу), активаторы плазминогена, факторы комплемента, такие как С2, С3, С4, С5, а также интерферон.

Клетки cистема мононуклеарных фагоцитовобладают рядом функций, в основе которых лежит их способность к эндоцитозу, т.е. поглощению и перевариванию инородных частиц и коллоидных жидкостей. Благодаря этой способности они выполняют защитную функцию. Посредством хемотаксиса макрофаги мигрируют в очаги инфекции и воспаления, где осуществляют фагоцитоз микроорганизмов, их умерщвление и переваривание. В условиях хронического воспаления могут появляться особые формы фагоцитов - эпителиоидные клетки (например, в инфекционной гранулеме) и гигантские многоядерные клетки типа клеток Пирогова - Лангханса и типа клеток инородных тел. которые образуются путем слияния отдельных фагоцитов в поликарион - многоядерную клетку. В гранулемах макрофаги вырабатывают гликопротеид фибронектин, который привлекает фибробласгы и способствует развитию склероза.

Клетки cистема мононуклеарных фагоцитов принимают участие в иммунных процессах. Так, непременным условием развития направленного иммунного ответа является первичное взаимодействие макрофага с антигеном. При этом антиген поглощается и перерабатывается макрофагом в иммуногенную форму. Иммунная стимуляция лимфоцитов происходит при непосредственном контакте их с макрофагом, несущим преобразованный антиген. Имунный ответ в целом осуществляется как сложное многоэтапное взаимодействие Г- и В-лимфоцитов с макрофагами.

Макрофаги обладают противоопухолевой активностью и проявляют цитотоксические свойства в отношении опухолевых клеток. Эта активность особенно выражена у так называемых иммунных макрофагов, осуществляющих лизис опухолевых клеток-мишеней при контакте с сенсибилизированными Т-лимфоцитами, несущими цитофильные антитела (лимфокины).

Клетки cистема мононуклеарных фагоцитов принимают участие в регуляции миелоидного и лимфоидного кроветворения. Так, островки кроветворения в красном костном мозге, селезенке, печени и желточном мешке эмбрионе формируются вокруг особой клетки - центрального макрофага, организующего эритропоэз эритробластического островка. Клетки Купфера печени участвуют в регуляции кроветворения путем выработки эритропоэтина. Моноциты и макрофаги вырабатывают факторы, стимулирующие продукцию моноцитов, нейтрофилов и эозинофилов. В вилочковой железе (тимусе) и тимусзависимых зонах лимфоидных органов обнаружены так называемые интердигитирующие клетки - специфические стромальные элементы, также относящиеся к cистемs мононуклеарных фагоцитов, ответственные за миграцию и дифференцировку лимфоцитов.

Обменная функция макрофагов заключается в их участии в обмене железа. В селезенке и костном мозге макрофаги осуществляют эритрофагоцитоз, при этом в них происходит накопление железа в форме гемосидерина и ферритина, которое питом может реутилизироваться эритробластами.

Обнаруживают

Летки-предщ gкрасном костном мозге
[ ромоноциты То же

оноциты. В периферической крови г,

акрофаги (обладающие большой фаго-

(тарнои активностью): , ;

клетки Купфера В печени

альвеолярные макрофаги В легких

свободные и фиксированные макрофаги В лимфатических узлах, селезенке

плевральные и перитонеальные макрофаги В серозных полостях

остеокласты В костной ткани

клетки Микроглии В нервной ткани

В иммунной системе различают центральные и периферические органы, эти же органы выполняют кроветворную функцию. У мле­копитающих к центральным органам относят красный костный мозг, тимус, у птиц - фабрициеву сумку; к периферическим - лим­фатические узлы, селезенку, лимфоидные образования пищевари­тельного тракта и органов дыхания, кровь, лимфу, микрофагальную систему и систему мононуклеарных фагоцитов (макрофаги).

Красный костный мозг. В красном костном мозге непрерывно созревают эритроциты, лейкоциты, а также кровяные пластинки. Костный мозг появляется в мезенхиме на третьем месяце эмбрио­нального развития и начинает функционировать уже в самом ран­нем возрасте.

В составе красного костного мозга различают основную миело-идную ткань, остов, жировую ткань, кровеносные сосуды, нервы. Кроветворная ткань заполняет ячейки губчатого вещества костей, их костномозговые участки и крупные гаверсовы каналы. С возра­стом красный костный мозг перерождается и замещается желтым костным мозгом, который заполняет костномозговые участки трубчатых костей и часть ячеек губчатого костного вещества. До конца жизни в желтом костном мозге в трубчатых костях остаются островки кроветворных клеток. Красный костный мозг как актив­ный кроветворный орган сохраняется в плоских и коротких кос­тях туловища (грудина, позвонки, черепные кости) и лишь отчас­ти в эпифизах трубчатых костей. По мере старения появляется слизистый (желатинозный) костный мозг вследствие перерожде­ния и атрофии жировой ткани костного мозга. Объем костного мозга приблизительно равен объему печени.

Тимус. Центральный орган иммунной системы (зобная, или ви-лочковая, железа). Хорошо развит у зародышей и молодняка в первые годы жизни, с возрастом редуцируется, но не полностью, начиная с шейной части, а грудные доли остаются. В развитом со­стоянии различают непарную грудную долю, лежащую впереди сердца, и парную шейную долю, которая находится по бокам тра­хеи и может достигать гортани. Тимус - железа внутренней секре­ции, так как ее гормон тимозин влияет на дифференциацию лим­фоцитов.

Селезенка. Орган с многообразной функцией. До рождения животного в ней образуются эритроциты и лейкоциты, через селе­зеночную вену они поступают в воротную вену и далее в каудаль-ную полую вену.

Селезенка располагается слева от желудка. Форма ее разнооб­разная, чаще удлиненная (рис. 83). С поверхности орган покрыт серозной оболочкой, срастающейся с капсулой и переходящей на большую кривизну желудка, где формирует желудочно-селезеноч-ную связку. На висцеральной поверхности органа в области при­крепления связки имеются ворота селезенки. От капсулы отходят трабекулы (перекладины), образующие остов селезенки в виде

Рис. 83. Селезенка:

крупного рогатого скота; б ди; в - свиньи

губки, заполненной паренхи­мой - белой и красной селезе­ночной пульпой (рис. 84).

Белая пульпа построена из лимфоидной ткани, собранной вокруг артерий в виде шаров, называемых лимфатическими фолликулами селезенки или селезеночными тельцами. Ко­личество фолликулов у разных животных различное: у крупного рогатого скота их много и отчет­ливо отграничены от красной пульпы; у свиней и лошадей фол­ликулов меньше.

В фолликулах различают нечетко разграниченные четыре зоны: периартериальную; центр размножения (светлый центр); мантий­ную и краевую, или маргинальную. Периартериальная зона зани­мает небольшой участок фолликула около артерии и образована главным образом из Т-лимфоцитов, попадающих сюда через ка­пилляры от артерий лимфатического узла, и интердигитирующих клеток. Полагают, что эти клетки адсорбируют антигены, посту­пающие сюда с кровью, и передают Т-лимфоцитам информацию о состоянии микроокружения; в дальнейшем они мигрируют в си­нусы краевой зоны через капилляры. Периартериальная зона яв­ляется аналогом тимусзависимой зоны лимфатических узлов.

Центр размножения, или светлый центр, отражает функцио­нальное состояние фолликула и может значительно изменяться при инфекциях и интоксикациях. По строению и функциональ­ному назначению соответствует фолликулам лимфатического узла и является тимуснезависимым участком. Состоит из ретикуляр­ных клеток и скопления фагоцитов. На границе с мантийной зо­ной обнаруживаются плазмоциты.

содержит плазмоциты и макрофаги. Прилегая плотно друг к другу, клетки образуют как бы корону, расслоенную циркулярно направ­ленными ретикулярными волокнами.

Краевая, или маргинальная, зона представляет собой переход­ную область между белой и красной пульпой, состоит преимуще­ственно из Т- и В-лимфоцитов и единичных макрофагов, окруже­на краевыми, или маргинальными, синусоидными сосудами с ще-левидными порами в стенке.

Красная пульпа селезенки состоит из ретикулярной ткани с расположенными в ней клеточными элементами крови, придаю­щими ей красный цвет, и многочисленными кровеносными сосу­дами главным образом синусоидного типа. Количество венозных синусов в селезенке животных разных видов неодинаково. Их много у кроликов, собак, морских свинок, меньше у кошек, круп­ного и мелкого рогатого скота. Часть красной пульпы, располо­женная между синусами, называется селезеночными, или пуль-парными, тяжами.

В красной пульпе имеются макрофаги - спленоциты, которые осуществляют фагоцитоз поврежденных эритроцитов. В результа­те расщепления гемоглобина поглощенных макрофагами эритро­цитов образуются и выделяются в кровь билирубин и содержащий железо трансферрин. Билирубин переносится в печень, где войдет в состав желчи. Трансферрин из кровяного русла захватывается макрофагами костного мозга, которые снабжают железом вновь развивающиеся эритроциты. В селезенке депонируется кровь (до 16 %) и скапливаются тромбоциты.

Особенностикровообращения селезенки: че­рез ворота селезенки входит селезеночная артерия, которая раз­ветвляется на трабекулярные артерии, переходящие в пульпарные артерии, которые разветвляются в красной пульпе. Артерия, про­ходящая через белую пульпу, называется центральной. Она отдает несколько капилляров и, выйдя в красную пульпу, разветвляется в виде кисточки на кисточковые артериолы, на конце которых име­ется утолщение - артериальная гильза, четко выраженная у сви­ней. Гильзы выполняют функцию сфинктеров, перекрывающих поток крови, так ка*в эндотелии эллипсоидных, или гильзовых, артериол обнаружены сократительные филаменты. Далее следуют короткие артериальные капилляры, большая часть которых впада­ет в венозные синусы (закрытое кровообращение), однако некото­рые могут непосредственно открываться в ретикулярную ткань красной пульпы (открытое кровообращение), а затем в венозные капилляры. Из них кровь доставляется в трабекулярные вены, а потом в селезеночную вену.

Синусы являются началом венозной системы селезенки. Их диаметр колеблется от 12 до 40 мкм в зависимости от кровообра­щения. В стенке синусов в месте их перехода в вены имеются по­добия мышечных сфинктеров. При открытых артериальных и ве-

нозных сфинктерах кровь свободно проходит по синусам в вены. Сокращение венозного сфинктера приводит к накоплению крови в синусе. Плазма крови проникает сквозь стенку синуса, что спо­собствует концентрации в нем клеточных элементов. В случае за­крытия венозного и артериального сфинктеров кровь депонирует­ся в селезенке. При растяжении синусов между эндотелиальными клетками образуются щели, через которые кровь может проходить в ретикулярную ткань. Расслабление артериального и венозного сфинктеров, а также сокращение гладких мышечных клеток кап­сулы и трабекул ведут к опорожнению синусов и выходу крови в венозное русло. Отток венозной крови из пульпы селезенки со­вершается по системе вен. Селезеночная вена выходит через воро­та селезенки и впадает в воротную вену.

Лимфатические узлы (нёбные, язычные, глоточные, тубарные, околонадгортанные у свиней), миндалины, пейеровы бляшки сли­зистой оболочки тонкого кишечника и одиночные солитарные фолликулы толстого отдела кишечника производят лимфоциты и макрофаги, выполняют защитную и иммунологическую функцию.

Печень выполняет кроветворную функцию в эмбриональный период до тех пор, пока не развился красный костный мозг (в связи с формированием костного скелета), что происходит неза­долго до рождения животного.

Контрольные вопросы и задания ,

" 1. Какие органы относятся к системе кровообращения? ■}

2. Расскажите о строении и цикле работы сердца. f

3.Каким образом кровь движется по большому кругу кровообращения?

4.Как устроен малый круг кровообращения? ,.".

5.Какие форменные элементы крови вы знаете? Что такое плазма? »

6.Охарактеризуйте схему процесса свертывания крови.

7.Как используют кровь в промышленности? i

8.Дайте характеристику артериям, капиллярам и венам.

9.В чем заключаются общие закономерности хода и ветвления кровеносных сосудов?

10.Какие артериальные магистрали имеются на голове, туловище, грудной и тазовой конечностях, каковы их основные ветви?

11.Как формируется лимфатическая система, что такое лимфа?

12.Какое строение имеют лимфатические сосуды и лимфатические узлы?

13.Какие основные лимфатические узлы и лимфатические протоки имеются у животных?

14.Какие органы относят к органам кроветворения, где они расположены, как устроены и в чем состоят их функции?

15.Какие органы сосудистой системы выполняют защитную иммунологичес­кую функцию?

От способности мононуклеарных фагоцитов удалять стимулы воспаления зависит исход воспалительной реакции: либо ее разрешение, либо прогрессирование с более выраженным проявлением заболевания. В области воспаления мононуклеарные фагоциты имеют три различающиеся, но взаимосвязанные функции.

Распознавание и удаление воспалительных стимулов

Мононуклеарные фагоциты обладают рядом специальных механизмов распознавания, удаления и разрушения различных стимулов, которые способны нарушать гомеостаз организма. Против инфекционных агентов фагоциты используют цитотоксические механизмы. К ним относится образование веществ, содержащих реактивный кислород (гидроксильные ионы, супероксидные радикалы и перекись водорода). Показано, что их продукция тесно связана со способностью мононуклеарных фагоцитов экспрессировать внеклеточные цитотоксические и цитоцидные свойства. Затем патогены фагоцитируются лизосомной системой клеток; комбинированное действие различных гидролизирующих ферментов этой системы приводит к эффективному разрушению поглощенного материала.

Ряд специализированных рецепторных систем мононуклеарных макрофагов облегчает

распознавание и фагоцитарное удаление стимулов воспаления. В этом процессе особо важную роль играют продукты Т- и В-лимфоцитов (рис. 31). Антитела, синтезируемые В-лимфо- цитами, связывают антигены с образованием иммунных комплексов. У мононуклеарных фагоцитов выявлено несколько (по крайней мере три) различных типов высокоаффинных рецепторов для комплекса антиген-антитело, которые обеспечивают их распознавание и удаление с помощью фагоцитоза. Поскольку они распознают Fc-фрагменты иммуноглобулинов иммунных комплексов и в некоторых случаях Fc-фрагменты свободных антител, их называют Fc-рецепторами. Другим лигандом для стимуляции фагоцитоза являются иммунные комплексы, активированные комплементом, которые связывают рецепторы для СЗЬ.

Связывание воспалительных стимулов специфическими рецепторами мононуклеарных фагоцитов инициирует процесс фагоцитоза. Фагоцитоз характеризуется инвагинацией той части плазматической мембраны, к которой присоединяется воспалительный стимул. Этот процесс опосредуется координированной деятельностью группы сократительных белков,

лейкоциты

Лимфоциты

Рис. 31. Реакции мононуклеарных фагоцитов на продукты иммунных ответов в области воспаления.

Лимфоциты, отвечающие на иммуногенные воспалительные стимулы, продуцируют лимфокины и антитела, которые формируют иммунные комплексы. Иммунные комплексы генерируют хемотаксические стимулы, привлекающие ПМН и мононуклеарные фагоциты в область воспаления. Фагоцитирующие клетки поглощают иммунные комплексы, которые затем деградируют. Чрезмерная стимуляция фагоцитирующих клеток лимфокинами или иммунными комплексами ведет к выделению ряда медиаторов воспаления, в том числе протеиназ, вызывающих разрушение тканей. Кроме того, мононуклеарные фагоциты выделяют факторы, стимулирующие активность лимфоцитов, а также пролиферацию соединительной ткани в фиброз.

	І

весьма напоминающих аналогичные белки гладких мышц. В фагоцитирующих клетках, особенно на периферии цитоплазмы, содержится большое количество актина и миозина. Эти белки, как и некоторые регуляторные белки, были выделены в чистом виде из альвеолярных макрофагов. Установлено, что образование псевдоподий, формирующихся вокруг воспалительных стимулов, связано с мобилизацией ионов кальция, которые стимулируют энергозависимую сборку и функционирование сократительных белков. Окруженный псевдоподиями стимулятор фагоцитоза оказывается в вакуоли, называемой фагосомой, которая направляется к лизосомам. Все эти процессы возможны лишь при наличии интактных микротрубочек. Лизосомы макрофагов содержат большое количество разнообразных протеиназ, гликозидаз и липаз с высокой специфической активностью. Эти ферменты необходимы для быстрого внутриклеточного разрушения поглощенных веществ. Кроме фагоцитоза, моно- нуклеарные фагоциты способны к эндоцитозу жидкости (пиноцитозу), осуществляемому специфическими и неспецифическими механизмами. Установлено, что макрофаги перитонеальной полости мышей интернализируют площадь плазматических мембран (эквивалента их общей площади) каждые 35 мин; скорость значительно возрастает при стимуляции моно-нуклеарных фагоцитов воспалительными стимулами.

У мононуклеарных фагоцитов определены разнообразные эндоцитарные функции, независимые от продуктов активированных лимфоцитов. В легких альвеолярные макрофаги посредством фагоцитоза удаляют ряд токсических и инертных частиц. Длительный контакт с некоторыми веществами, такими как кремний или асбест, может привести к хроническим легочным воспалительным заболеваниям, частично опосредуемым веществами, выделяемыми макрофагами. Мононуклеарные фагоциты могут также участвовать в развитии атеросклероза. Накопление измененных липопротеинов низкой плотности в мононуклеарных фагоцитах происходит с участием специфических рецепторов и приводит к образованию пенистых клеток, нагруженных эфиром холестерина. Наличие таких клеток является характерным признаком атеросклеротических бляшек.

Непереваренные вещества остаются во вторичных лизосомах мононуклеарных фагоцитов в месте их первоначального взаимодействия
(татуировка - типичный пример); альтернативный этому вариант- миграция клеток из организма через дыхательную систему или пищеварительный тракт. Кроме того, некоторые популяции мононуклеарных фагоцитов обладают специализированными функциями, представляя воспалительный стимул в виде иммуногена клеткам лимфоидной системы. Лимфоциты отвечают на иммуноген образованием специфических веществ, а именно лимфокинов и антител, которые облегчают функцию мононуклеарных фагоцитов при последующих встречах с иммуногеном.

Презентация антигенов Т-лимфоцитам: запуск афферентного звена иммунной системы

В последние годы было установлено, что мононуклеарные фагоциты играют решающую роль в представлении иммуногена лимфоцитам. И хотя точные механизмы, лежащие в основе презентации, остаются неясными, известно, что в физиологических условиях им-муноген связан с мононуклеарными фагоцитами и что между клеткой, несущей иммуно-ген, и лимфоцитом возникает прямой физический контакт.

На рис. 32 показана последовательность представления антигена мононуклеарными фагоцитами лимфоцитам, а также последующие события в иммунной системе. Представление антигена возможно при сингенности мононуклеарных фагоцитов и лимфоцитов. Кроме того, для представления необходима прямая или непрямая связь между иммуногеном и антигенами 1а. Показано, что антитела к антигенам 1а подавляют распознавание Т-лимфоцитами иммуногена, связанного с мононуклеарными фагоцитами.

Не все мононуклеарные фагоциты имеют на своей поверхности la-антигены; их количество зависит не только от ткани, в которой они находятся, но и от локального микроокружения в данный момент времени. Вполне вероятно, что лимфоциты, отвечающие на

представленный им антиген, могут в свою очередь увеличивать количество мононуклеарных фагоцитов, несущих la-антиген. Мононуклеарные фагоциты осуществляют также генетический контроль за развитием иммунного ответа. Этот контроль зависит от возможности мононуклеарных фагоцитов экспресси-ровать соответствующие la-антигены, что спо-

Лимфоиты

Комплексы Растворимые антиген - антитело г радулы

Дифференциация

Антителообразующая клети

Рис. 32. Представление мононуклеарными фагоцитами иммуногенов лимфоцитам.

собствует клональной экспансии Т- и В-лим- фоцитов для обеспечения синтеза лимфокинов и антител.

Секреторная активность мононуклеарных фагоцитов

Многогранное участие мононуклеарных фагоцитов в защите организма и в хроническом воспалении требует от них величайшей функциональной подвижности при взаимодействии с другими типами клеток, компонентами соединительной ткани и воспалительными стимулами во внеклеточной среде. В связи с этим мононуклеарные фагоциты синтезируют и сек- ретируют большое количество биологически активных медиаторов (табл. 4). Выделение таких медиаторов происходит не одновременно: они секретируются по мере выполнения тех
функций, которые необходимы мононуклеар- ным фагоцитам на данной стадии воспалительного процесса. Совершенно очевидно, что продукты секреции имеют важное значение для облегчения удаления патогенных организмов и других стимулов воспаления, а также для усиления процессов репарации и устранения возникших повреждений. Возможно, что некоторые аспекты хронических воспалительных процессов должны учитываться в связи с аберрантной секрецией различных продуктов мононуклеарных фагоцитов. Некоторые продукты секретируются мононуклеарными фагоцитами постоянно, в том числе ферменты лизо-цим и липопротеинлипаза, тогда как другие выделяются лишь при воздействии на мононуклеарные фагоциты воспалительными стимулами или продуктами иммунных реакций (рис. 33).

Таблица 4. Секреторные продукты мононуклеарных фагоцитов

Гидролитические ферменты ЛИзоцим

Нейтральные протеазы Лизосомные гидролазы Липопротеиновая липаза

Ингибиторы протеолитических ферментов а2-Макроглобулин агПротеазный ингибитор

Факторы, изменяющие клеточную пролиферацию Колониестимулирующий фактор Фактор созревания тимуса Ангиогенный фактор Стимулятор пролиферации фибробластов Интерлейкин-1 Фактор-антагонист глюкокортикоидов Фибронектин Ростовой фактор, происходящий из тромбоцитов Эритропоэтин

Факторы, нарушающие жизнеспособность инфекционных

агентов и эукариотических клеток

Перекись водорода

Гидроксильные радикалы

Интерферон

Листерицидный фактор

Белок, связывающий витамин В12

Фактор некроза опухоли

Факторы, имеющие отношение к гуморальным медиаторам воспаления

Все компоненты альтернативного пути и ранние компоненты классического пути комплемента Прокоагулянтный фактор Свертывающий фактор

Интерлейкин-1

Первоначально интерлейкин-1 был охарактеризован как секреторный продукт мононуклеарных фагоцитов с молекулярной массой 18 000 дальтон, который опосредует ряд важных биологических эффектов этих клеток (см. главу 15). Как показывают исследования in vitro, эти эффекты включают следующее: стимуляцию пролиферации тимоцитов; образование интерлейкина-2 лимфоцитами; пролиферацию фибробластов; синтез хондроцитами и синовиоцитами нейтральной протеиназы, а также простагландинов и протеиназы; синтез гепатоцитами белка острой фазы; хемотаксис лейкоцитов; резорбцию костей. In vivo интерлейкин-1 вызывает лихорадку, изменение уровней ионов металлов и повышение уровня белка острой фазы. Недавно были получены в чистом виде по крайней мере две формы человеческого интерлейкина-1 и идентифицированы два гена человека, которые кодируют молекулы, обладающие активностью интерлейкина-1.

Гидролитические ферменты

Гидролитические ферменты, секретируемые мононуклеарными фагоцитами в ответ на воспалительные стимулы (иммунные комплексы, лимфокины), возможно, играют важную роль в развитии повреждений при хроническом вос-

палении. Эти ферменты, включающие активатор плазминогена, эластазу и коллагеназу, вероятно, обусловливают деградацию и повреждение тканей, а также ускорение обмена соединительной ткани, что сопровождается удалением продуктов распада и заживлением зон воспаления.

Факторы клеточной пролиферации и дифференциации

Характерной чертой многих хронических воспалений является местная пролиферация тканей, связанная с очагами активированных лимфоидных клеток. Ярким примером такого процесса может служить пролиферирующий синовиальный паннус сустава при ревматоидном артрите. В подобных условиях растворимые факторы, включая интерлейкин-1 и ростовой фактор тромбоцитов, которые секрети- руются мононуклеарными фагоцитами, могут стимулировать пролиферацию как лимфоцитов (с последующим синтезом антител и лим- фокинов), так и фибробластов, впоследствии синтезирующих коллагеназу и компоненты соединительной ткани. Этому предположению соответствует наблюдение отмены гиперсенси- тивности замедленного типа веществами, избирательно токсичными для мононуклеарных фагоцитов, а также нарушения заживления ран у экспериментальных животных после введения антимакрофагальной сыворотки.

Прокоагулянты

При реакциях повышенной чувствительности замедленного типа и отторжении аллогенной ткани, а также при экспериментальном аллергическом энцефаломиелите и реакции Шварцмана часто наблюдается отложение фибрина. В недавних исследованиях показано, что образование фибрина в зонах поражения может инициироваться прокоагулянтной активностью, исходящей из мононуклеарных фагоцитов. Выделение такого прокоагулянтного фактора, по-видимому, зависит от сигнала Т-лимфоцй- тов. Мононуклеарные фагоциты могут также инициировать удаление фибрина, секретируя активатор плазминогена. Важное значение имеет тот факт, что прокоагулянтная активность является продуктом моноцитов, вновь прибывших к месту воспаления, тогда как активатор плазминогена синтезируется более дифференцированными макрофагами, которые вызревают под действием лимфокинов или других стимулов, присутствующих в очаге воспаления.

Продукты окисления арахидоновои кислоты

В фосфолипидах мононуклеарных фагоцитов содержится необычно большое количество арахидоновои кислоты, и, как выяснилось в последние годы, эти клетки обладают значительным потенциалом синтеза простагланди-нов и лейкотриенов. Их синтез усиливается при экспозиции макрофагов с воспалительными стимулами, включая иммунные комплексы. На основании этого открытия и уже известных эффектов экзогенных простагландинов (особенно серии Е), подавляющих различные эф- фекторные функции лимфоцитов, было выдвинуто предположение относительно способности простагландинов мононуклеарных фагоцитов действовать в качестве ингибиторных модуляторов функции лимфоцитов in vivo. Это предположение подтвердили клинические исследования, где было показано повышение иммунного ответа при использовании ингибиторов синтеза простагландинов (индомета- цин). Предполагается, что мононуклеарные фагоциты вносят свой вклад в опосредование повышенной чувствительности немедленного типа, поскольку они синтезируют лейкотриены В4 и С4. Известно, что лейкотриены входят в состав медленно реагирующей субстанции анафилаксии (см. главу 10).

Метаболиты кислорода

Во время метаболического взрыва, сопровождающего взаимодействие макрофагов с фагоцитируемыми и другими стимулами, образуется ряд потенциально токсичных метаболитов кислорода. Обладая исключительно короткой жизнью, они могут опосредовать некоторые важные функции, в том числе клеточно-зависимую цитотоксичность по отношению к опухолевым клеткам и инфекционным агентам, инактивацию некоторых белков (ингибитор а-1- протеиназы) и образование хемотаксических стимулов при перекисном окислении ненасыщенных жирных кислот, в частности арахидоновои кислоты.

Комплемент

Белки системы комплемента содержат более 20 молекул (см. главу 12), которые активируются по принципу каскада после взаимодействия с иммунными комплексами или же непосредственно воспалительными стимулами. Продукты активации комплемента усиливают

функцию фагоцитов, стимулируя хемотаксис и фагоцитоз, а также выделение из них медиаторов. Большое функциональное значение имеет секреция многих компонентов комплемента моноцитами периферической крови человека.

/ 25
ХудшийЛучший

В систему мононуклеарных фагоцитов входят моноциты крови и различные макрофаги (купферовские клетки печени, альвеолярные макрофаги, макрофаги соединительной ткани, клетки Лангерганса, астроциты глии, остеокласты). Все они возникают из гемопоэтической стволовой клетки и проходят ряд стадий: монобласт-промоноцит-моноцит-макрофаг.

Созревают под влиянием четырех гранулоцитарно-макрофагальных колониестимулирующих факторов (ГМ-КСФ), выделяемых Т-лимфоцитами, фибробластами и макрофагами. В зависимости от последующей локализации макрофаги приобретают специфические структурные и морфологические черты. Они несут на поверхности маркеры: CD14, Fc-рецепторы для иммуноглобулинов, рецепторы для СЗ-компонента комплемента и HLA-DR антигены. CD14 молекулы связывают липополисахариды бактерий вместе с белком сыворотки крови, при активации макрофагов они сбрасываются с клетки.

Фагоциты обладают развитым лизосомальным аппаратом, где содержится большое количество ферментов.

Функции макрофагов:

Распознавание и представление (презентация) антигенов,

Секреция медиаторов системы иммунитета (монокинов).

Фагоцитоз. Феномен фагоцитоза открыт в 1883 году И. И. Мечниковым (см. историю развития иммунологии).

Процесс фагоцитоза происходит в несколько стадий:

Стадия хемотаксиса представляет собой целенаправленное движение макрофагов к объекту фагоцитоза (корпускулярный антиген), который выделяет хемотаксические факторы (бактериальные компоненты, анафилатоксины, лимфокины и т. д.).

Стадия адгезии реализуется 2 механизмами: иммунным и неиммунным. Неиммунный фагоцитоз осуществляется за счет неспецифической адсорбции антигена на поверхности макрофага. В иммунном фагоцитозе участвуют Fc-рецепторы макрофагов к иммуноглобулинам. В одних случаях макрофаг несет на своей поверхности антитела, за счет которых прикрепляется к клетке-мишени. В других - с помощью Fc-рецептора он сорбирует уже образовавшийся иммунный комплекс за счет свободных Fc-фрагментов антител. 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 лизосомальных ферментов, разрушающих объект фагоцитоза.

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, микобакгерии 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.

Распознавание и представление антигенов макрофагами.

В результате фагоцитоза и переваривания антигенов образуется большое количество низкомолекулярных антигенных фрагментов. Часть из них в виде пептидов перемещается на поверхность макрофага.

Если перевариванию подвергался собственный АГ организма, то он связывается с молекулами HLA I класса (HLA-A, HLA-B, HLA-C). Экзоантигены - пептиды длиной 12-25 аминокислот связываются с молекулами 2 класса (HLA-DR, HLA-DP, HLA-DQ). 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 медиаторов иммунной системы (монокинов). Вторым сигналом для активации Т-хелперов является выделение макрофагами интерлейкина I - монокина с многообразным биологическим и пирогенным действием. Кроме этого, макрофаги выделяют другие медиаторы: ИЛ-3, 6, 8, 10, 15, фактор некроза опухоли (ФНО), простагландины, лейкотриены, интерфероны? и?, факторы комплемента, ферменты.

ИЛ-1 и ФНО - основные медиаторы макрофагов, выделяются под действием эндотоксина - липополисахарида многих видов бактерий, индуцируют синтез белков острой фазы воспаления, септический шок. Основным их свойством является провоспалительное действие. Они стимулируют пролиферацию клеток-киллеров, направленных против опухоли, а также непосредственно разрушают многие клетки. ФНО увеличивает продукцию интерферонов, ИЛ-1 и ИЛ-2. Кроме этого, он оказывает и системное действие, в частности усиливает выделение гормонов гипоталамусом.

К мононуклеарным фагоцитам относятся моноциты периферической крови и тканевые макрофаги (макрофаги соединительной ткани, макрофаги печени, альвеолярные макрофаги легких, свободные и фиксированные макрофаги селезёнки и лимфатических узлов, макрофаги серозных полостей, клетки микроглии ЦНС, остеокласты костной ткани) (Рис. 2-28). Мононуклеарные фагоциты (М.Ф.) генерируются в костном мозге из кроветворной полипотентной клетки и в форме моноцита покидают орган и поступают в кровоток (Рис. 2-27). Часть тканевых макрофагов образуется из моноцитов крови и часть — в результате пролиферации тканевых макрофагов.

Мононуклеарные фагоциты обладают следующими свойствами:

1) высокой фагоцитарной способностью и бактерицидностью. (Мононуклеарные фагоциты способны поглощать микроорганизмы, повреждённые и погибшие клетки, разрушать их и метаболизировать);

2) участвуют в индукции гуморального и клеточного иммунитета (представляют антиген лимфоцитам в иммуногенной форме);

3) оказывают регуляторное влияние на развитие иммунных реакций и гемопоэз (продуцируемые клетками ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-12, ИЛ-8 оказывают активирующее действие на Т-хелперы, Т-цитотоксические клетки, В-лимфоциты, а гемопоэтины (ГМ-КСФ,Г-КСФ) – повышают функциональную активность кроветворных клеток);

4) являются эффекторами иммунных реакций. (Активированные макрофаги способны уничтожать чужеродные и опухолевые клетки через развитие реакции АЗКЦ или экзопродукцию гидролитических энзимов, цитотоксических форм кислорода и ФНОa).

На мембране макрофагов экспрессированы различные рецепторы для захвата микроорганизмов: макрофагальный маннозный рецептор (ММР), Scavenger-рецептор (рецептор-мусорщик, МРМ), рецепторы для бактериального ЛПС. Благодаря ММР, осуществляется захват Mycobacteria, Leishmania, Legionella, Pseudomonas aeraginosa и других. Через МРМ происходит эндоцитоз липопротеинов при превращении макрофага в пенистую клетку, а также фагоцитоз большинства бактерий. Помимо этих рецепторов, на поверхностной мембране макрофагов выявлены многочисленные рецепторы для цитокинов, гормонов, компонентов комплемента (С3, С4) и Fc-фрагмента иммуноглобулинов. Повышенная экспрессия рецепторов для Fc-фрагмента иммуноглобулинов и С3 ассоциируется с увеличением функциональной активности макрофагов и может модулироваться биологически активными субстанциями, например, усиливаться цитокинами, ингибироваться кортикостероидами.

Кроме рецепторов, на поверхности макрофагов идентифицировано большое число антигенов, но ни один из них не является строго специфичным для этих клеток. Наиболее характерным считается антиген СD14, функционирующий как рецептор для ЛПС клеточной стенки грамотрицательных бактерий. Связывание молекулой CD14 комплекса бактериальных ЛПС вызывает немедленную активацию макрофагов, включение синтеза провоспалительных цитокинов и стимуляцию моноцитопоэза. В соответствии с этим молекула CD14 рассматривается как рецептор для фактора роста макрофагов. Экспрессия этого рецептора на макрофагах повышается при воспалении и иммунном ответе.

Возможно участие CD14 в процессе адгезии моноцитов к эндотелиальным клеткам, хотя обратимая адгезия моноцитов к эндотелию при трансэндотелиальной миграции больше связана с другим компонентом мембраны – CD31. На моноцитах крови экспрессированы два β 2-интегрина: LFA-1 (CD11a) и Mac-1 (CD11b), а также β 1-интегрин VLA-4 (CD29). Их лигандами на эндотелиальных клетках являются молекулы адгезии ICAM-1, ICAM-2, VCAM-1, фибриноген, фибронектин и другие. Экспрессия этих лигандов на эндотелиальных клетках возрастает под влиянием провоспалительных цитокинов.

Наиболее мощным и специфическим индуктором активности макрофагов является ИНФg. Активация макрофагов включает комплекс структурно-функциональных сдвигов, направленных на повышение защитной способности клеток. В процессе активации резко увеличивается интенсивность метаболических процессов, повышаются синтез и секреция биологически активных продуктов, активность лизосомных ферментов, экспрессия поверхностных рецепторов и антигенов, что проявляется усилением фагоцитарной активности макрофагов.

Мононуклеарные фагоциты, в отличие от Т-лимфоцитов и В-лимфоцитов, не имеют клонально-заданных свойств и не обладают антигенной специфичностью, в иммунных реакциях они выступают как неспецифические клетки.