Патофизиология. Литвицкий. 2013

актиновых микрофиламентов хвостового полюса и перестройка других структур цитоскелета лейкоцитов способствует проталкивание цитозоля к головному концу лейкоцита и движение его в очаг воспаления.

Движению лейкоцита в очаг воспаления способствует также ток жидкой части крови из просвета микрососудов через их стенки в интерстиций

(по градиенту фильтрационного, осмотического и онкотического давления).

ЗНАЧЕНИЕ ЭМИГРАЦИИ ЛЕЙКОЦИТОВ

Значение эмиграции лейкоцитов в очаг воспаления представлено на рис. 6–21

Значение эмиграции лейкоцитов в очаг воспаления

Поглощение и деструкция	Поглощение и деструкция	Синтез и выделение	Поглощение и		Презентация антигенов
флогогенного фактора	повреждённых клеток и	медиаторов	“процессинг” антигенов		лимфоцитам
	неклеточных структур	воспаления

Развитие иммунных и/или аллергических реакций

Рис. 6–21. Значение эмиграции лейкоцитов в очаг

воспаления.

Позднее значительная часть лейкоцитов, мигрировавших в очаг воспаления, подвергается дистрофическим изменениям и превращается в «гнойные тельца» или подвергается апоптозу. Часть лейкоцитов,

выполнив свои функции, возвращается в сосудистое русло и циркулирует в крови.

ФАГОЦИТОЗ

Согласно представлениям И.И. Мечникова (1882), ключевым звеном механизма воспаления является именно фагоцитоз.

271

ФАГОЦИТОЗ

• Активный биологический процесс,

заключающийся в поглощении чужеродного материала и

его внутриклеточной деструкции

специализированными клетками организма — фагоцитами.

Фагоцитоз осуществляют специальные клетки – фагоциты

(преимущественно макрофаги и нейтрофилы). В ходе фагоцитоза образуются большие эндоцитозные пузырьки – фагосомы. Фагосомы сливаются с лизосомами и формируют фаголизосомы. Фагоцитоз индуцируют сигналы, воздействующие на рецепторы в плазмолемме фагоцитов (например, АТ, опсонизирующие фагоцитируемую частицу).

ФАГОЦИТЫ

Термин «фагоцит» предложил И.И. Мечников. В настоящее время принято различать два основных класса фагоцитирующих клеток:

микрофаги и макрофаги.

К микрофагам отнесены полиморфноядерные гранулоциты:

нейтрофилы (в наибольшей мере), эозино- и базофилы (существенно меньше). Их называют микрофагами, поскольку диаметр гранулоцитов сравнительно мал (6–8 мкм).

Макрофагами (диаметр клеток достигает 20 мкм), или

мононуклеарными фагоцитами называют моноциты крови и происходящие из них тканевые макрофаги. Все клетки моноцитарного генеза (например, клетки фон Купффера печени, остеокласты, клетки

272

микроглии, альвеолярные макрофаги, перитонеальные макрофаги и т.д.)

рассматривают как систему мононуклеарных фагоцитов (ранее эти фагоцитирующие клетки обозначали термином «ретикуло– эндотелиальная система»). Астроциты и клетки микроглии мозга также могут быть отнесены к фагоцитам, так как они экспрессируют Аг

MHC II и могут фагоцитировать.

ОБЪЕКТЫ ФАГОЦИТОЗА

Объектами фагоцитоза для микрофагов являются микроорганизмы и инородные неживые частицы, а для макрофагов – повреждённые, погибшие и разрушенные клетки (чужеродные и собственного организма), а также инородные неживые частицы.

Применительно к процессу фагоцитоза применяют

следующие уточняющие характеристики:

–Собственно фагоцитоз: поглощение клеток, их фрагментов и их внутриклеточное переваривание.

–Незавершённый фагоцитоз (см. ниже)

–Иммунный (специфический) фагоцитоз и опсонизация (см. далее).

–Неспецифический фагоцитоз характерен, например, для альвеолярных макрофагов, захватывающих пылевые частицы различной природы, сажу и т.п.

–Ультрафагоцитоз: захватывание фагоцитом мелких корпускулярных частиц (пыли, попадающей с воздухом в лёгкие или инородных частиц в тканях).

СТАДИИ ФАГОЦИТОЗА

273

В процессе фагоцитоза условно выделяют несколько

основных стадий: 1) Сближение фагоцита с объектом фагоцитоза.

2)Распознавание фагоцитом объекта поглощения и адгезия к нему.

3)Поглощение объекта фагоцитом с образованием фаголизосомы.

4)Разрушение объекта фагоцитоза.

СБЛИЖЕНИЕ ФАГОЦИТА С ОБЪЕКТОМ ФАГОЦИТОЗА

Первая стадия фагоцитоза – сближение фагоцита с объектом фагоцитоза – рассмотрена выше в разделе «Направленная миграции лейкоцитов».

РАСПОЗНАВАНИЕ ОБЪЕКТА ФАГОЦИТОЗА

Этапы распознавания фагоцитом объекта поглощения и

«приклеивания» к нему перечислены на рис. 6–22.

1			2			3			4
Распознавание объекта фагоцитоза,		Опсонизация объекта			Контакт Fc -рецептора лейкоцита			Активация в фагоците
обычно рецепторное		фагоцитоза (как правило)			с объектом фагоцитоза			процессов:
								* метаболизма
								* экспрессии:
								- молекул адгезии,
								- белков MHC
								* дегрануляции

Рис. 6–22. Стадия распознавания и «приклеивания»

лейкоцита к объекту фагоцитоза.

Большинство объектов идентифицируется с помощью рецепторов на поверхности лейкоцитов. К таким объектам относятся микроорганизмы, грибы, паразиты, собственные повреждённые или опухолевые, или вируссодержащие клетки, а также фрагменты клеток.

Опсонизация (иммунный фагоцитоз) – связывание АТ с клеточной стенкой микроорганизма с последующим эффективным поглощением

274

образовавшегося комплекса фагоцитом при взаимодействии

Fc-фрагмента АТ с соответствующим Fc-рецептором (FcR) на мембране фагоцита. Наиболее активные опсонины: Fc-фрагмент IgG, IgM,

факторы комплемента C3bi, лектины. Бактерия, покрытая молекулами

IgG, эффективно фагоцитируется макрофагом или нейтрофилом.

Fab-фрагменты IgG связываются с антигенными детерминантами на поверхности бактерии, после чего те же молекулы IgG своими

Fc-фрагментами взаимодействуют с рецепторами Fc-фрагментов,

расположенными в плазматической мембране фагоцита, и активируют фагоцитоз. Большая молекула IgM легко активирует комплемент и служит опсонином при фагоцитозе. Многие АТ к грамотрицательным бактериям являются IgM. Адгезия фагоцита к объекту фагоцитоза реализуется с участием рецепторов лейкоцита Fс R (при наличии у объекта соответствующего лиганда) и молекул адгезии (при отсутствии лиганда, например, у неклеточных частиц).

При фагоцитозе в зернистых лейкоцитах происходит активация реакций метаболизма – «метаболический взрыв» , что обеспечивает ряд важных событий: экспрессию гликопротеинов HLA и молекул адгезии, респираторный взрыв, а также дегрануляцию лейкоцитов. К

наиболее значимым метаболическим изменениям относятся активация реакций пентозофосфатного шунта, усиление гликолиза,

потенцирование гликогенолиза, накопление восстановленного НАДФ.

Дегрануляция нейтрофилов, эозинофилов и базофилов сопровождается высвобождением в интерстициальную жидкость медиаторов воспаления (например, ИЛ1 и ИЛ6, ФНО, лейкотриенов) и

активных форм кислорода, образовавшихся при респираторном взрыве.

275

ПОГЛОЩЕНИЕ ОБЪЕКТА И ОБРАЗОВАНИЕ ФАГОЛИЗОСОМЫ

Фагоцитируемый материал погружается в клетку в составе фагосомы – пузырька, образованного плазматической мембраной. К

фагосоме приближаются лизосомы и выстраиваются по её периметру.

Затем мембраны фагосомы и лизосом сливаются и образуется фаголизосома. В образовании фаголизосомы принимают участие и специфические гранулы нейтрофильного лейкоцита – видоизменённые лизосомы, а для самого процесса слияния необходимы микрофиламенты цитоскелета, Ca2+, протеинкиназа C.

Погружение объекта фагоцитоза в лейкоцит сопровождается секрецией медиаторов воспаления и других компонентов специфических гранул лейкоцита. При дегрануляции все эти факторы поступают в воспалительный экссудат, где оказывают бактериолитическое и цитолитическое действие.

ВНУТРИКЛЕТОЧНОЕ «ПЕРЕВАРИВАНИЕ»
Разрушение	объекта	фагоцитоза –	внутриклеточное

«переваривание» – реализуется в результате активации двух сложных механизмов: кислородзависимой (респираторный взрыв) и

кислороднезависимой цитотоксичности фагоцитов.

Кислороднезависимые механизмы активируются в результате контакта опсонизированного объекта с мембраной фагоцита. В процессе фагосомо–лизосомального слияния первыми с мембраной фагосомы сливаются гранулы, содержащие лактоферрин и лизоцим, затем к ним присоединяются азурофильные гранулы, содержащие катионные белки

(например, САР57, САР37), протеиназы (например, эластаза и коллагеназа), катепсин G, дефензины и др. Эти химические соединения

276

вызывают повреждение клеточной стенки и нарушение некоторых метаболических процессов; в большей степени их активность направлена против грамположительных бактерий.

Кислородзависимая цитотоксичность фагоцитов играет ведущую роль в деструкции объекта фагоцитоза. Цитотоксичность сопряжена со значительным повышением интенсивности метаболизма с участием кислорода. Этот процесс получил название метаболического

(дыхательного, респираторного, кислородного) взрыва. При этом потребление кислорода фагоцитом может увеличиться в течение нескольких секунд во много раз. В результате дыхательного взрыва образуются цитотоксичные метаболиты кислорода (так называемые активные формы кислорода), свободные радикалы и перекисные продукты органических и неорганических соединений.

К этому времени в цитоплазме фагоцита накапливается большое количество восстановленного НАДФ. НАДФ-оксидаза

(флавопротеин цитохромредуктаза) плазматической мембраны и цитохром b в присутствии хинонов трансформируют О2 в анион супероксида (О2–), проявляющий выраженное повреждающее действие.

В последующих реакциях O2– может трансформироваться в другие активные формы: синглетный кислород (1O2), гидроксильный радикал (OH–), пероксид водорода (Н2О2). Последний процесс катализирует СОД.

Пероксид водорода (Н2О2) проявляет меньший, чем О2–

повреждающий эффект, но в присутствии миелопероксидазы конвертирует ионы Сl– в ионы HClO–, обладающие бактерицидным действием, во многом аналогичным эффекту хлорной извести (NaClO).

277

Образующиеся активные радикалы обусловливают повреждение и деструкцию белков и липидов мембран, нуклеиновых кислот и других химических соединений объекта фагоцитоза. При этом сам фагоцит защищён от действия указанных выше агентов, поскольку в его цитоплазме имеются комплексы защитных неферментных факторов

(глутатион, витамины E и C) и ферментов (СОД, устраняющая супероксидный анион, глутатионпероксидаза и каталаза,

инактивирующие Н2О2).

Повреждённый кислородзависимыми и независимыми механизмами объект фагоцитоза подвергается деструкции с участием лизосомальных ферментов. Образовавшиеся продукты какое-то время хранятся в остаточных тельцах и могут утилизироваться клеткой или выводиться из неё путём экзоцитоза.

НЕЗАВЕРШЁННЫЙ ФАГОЦИТОЗ

Поглощённые фагоцитами бактерии обычно погибают и разрушаются. Однако некоторые микроорганизмы, снабжённые капсулами или плотными гидрофобными клеточными стенками,

захваченные фагоцитом, могут быть устойчивы к действию лизосомальных ферментов или способны блокировать слияние фагосом и лизосом. В силу этого обстоятельства они на длительное время остаются в фагоцитах в жизнеспособном состоянии. Такая разновидность фагоцитоза получила название незавершённого.

Существует множество причин незавершённого фагоцитоза, основные из них перечислены на рис. 6–23.

278

Основные причины незавершённого фагоцитоза

Недостаточность	Мембрано- и/или	Дефицит и/или	Низкая эффективность	Недостаточный эффект
миелопероксидазы	ферментопатии лизосом	недостаточная экспрессия	опсонизации объекта	гормонов — регуляторов
		молекул адгезии	фагоцитоза	процесса фагоцитоза

Рис. 6–23. Основные причины незавершённого фагоцитоза.

Многие факультативные и облигатные внутриклеточные

паразиты не только сохраняют жизнеспособность внутри клеток, но и

способны размножаться. Персистирование патогенов опосредуют три

основных механизма: – блокада фагосомо–лизосомального слияния.

Этот феномен обнаружен у вирусов (например, у вируса гриппа),

бактерий (например, у микобактерий) и простейших (например, у

токсоплазм); – резистентность к лизосомальным ферментам (например,

гонококки и стафилококки); – способность патогенных микроорганизмов быстро покидать фагосомы после поглощения и длительно пребывать в цитоплазме (например, риккетсии).

ФАГОЦИТОЗ И ИММУННЫЕ РЕАКЦИИ

Фагоцитоз сопряжен с процессом передачи информации об Аг лимфоцитам. Это происходит тогда, когда объектом фагоцитоза являлся носитель чужеродной антигенной информации (клетки,

микроорганизмы, опухолевые и вируссодержащие клетки, белковые неклеточные структуры и др.). В этом случае Аг после его модификации в фагоците (процессинг) экспрессируется на поверхности клетки. Такой Аг значительно более иммуногенен, чем интактный Аг.

Фагоцитирующие клетки, осуществляющие процессинг, называют

антигенпредставляющие клетки. При этом фагоцит представляет

(презентирует) клеткам иммунной системы двоякую информацию: о

279

чужеродном Аг и о собственных Аг, кодируемых генами HLA и

необходимых для сравнения их с чужими Аг.

Фагоциты также продуцируют и выделяют в межклеточную жидкость ряд БАВ, регулирующих развитие либо иммунитета, либо аллергии, либо состояния толерантности. Таким образом, воспаление непосредственно связано с формированием иммунитета или иммунопатологических реакций в организме.

ПРОЛИФЕРАЦИЯ

Пролиферация – компонент воспалительного процесса и завершающая его стадия – характеризуется увеличением числа

стромальных и, как правило, паренхиматозных клеток, а также

образованием межклеточного вещества в очаге воспаления, Эти процессы направлены на регенерацию альтерированных и/или замещение разрушенных тканевых элементов. Существенное значение на этой стадии воспаления имеют различные БАВ, в особенности стимулирующие пролиферацию клеток (митогены).

Пролиферативные процессы при остром воспалении начинаются вскоре после воздействия флогогенного фактора на ткань и более выражены по периферии зоны воспаления. Одним из условий оптимального течения пролифрации является затухание процессов альтерации и экссудации.

Формы и степень пролиферации органоспецифических клеток различны и определяются характером клеточных популяций (см. статью

«Популяция клеток» в приложении «Справочник терминов» на компакт-

диске).

280