Свойства поверхности нейтрофилов, стадии фагоцитоза


Вместе с морфологическими признаками зрелости внутренних структур гранулоциты приобретают новые свойства поверхности, способствующие выполнению фагоцитарных функций.

При выходе из костного мозга в периферическую кровь гранулоциты уменьшают отрицательный поверхностный заряд, который обусловлен сиаловыми кислотами, в основном ацетилнейраминовой кислотой. Было показано, что сиаловые кислоты обеспечивают структурную стойкость клетки, удаление их с поверхности увеличивает адгезивные свойства клетки, с частичной потерей заряда снижается электрофоретическая подвижность. Таким образом, можно говорить о своеобразном созревании мембраны гранулоцита. Гранулоциты приобретают деформативные свойства, способность проникать через поры костномозговых синусов, образовывать псевдоподии и клеточные агрегаты.

Polliack с соавторами при изучении клеток костного мозга больных с различными формами острого лейкоза в сканирующем электронном микроскопе на поверхности зрелых гранулоцитов обнаружили многочисленные длинные пальцеобразные выступы, «оборки», «гребешки». На поверхности моноцитов крови - более крупные вуалеподобные лопасти, выросты, «кружевные оборки». Совсем иначе выглядит поверхность молодых клеток гранулоцитарного ряда: это округлые, «ежеподобные» формы с множеством мелких цитоплазматических шипов, «villi».

Молодые элементы гранулоцитарного ряда не способны к амебоидному передвижению. На стадии миелоцита появляется броуновское движение зернистости, которое усиливается по мере созревания клеток. На стадии метамиелоцита гранулоциты приобретают способность к самостоятельному передвижению. Скорость у метамиелоцитов 3-7 мкм/мин, у палочек 24 мкм/мин, у сегментоядерных 28 мкм/мин. Число клеток, способных к адгезии на стекле, также увеличивается по мере их созревания. Среди миелобластов - 2%, промиелоцитов-11%. миелоцитов - 28%, метамиелоцитов - 57%, палочкоядерных - 88%, сегментоядерных - 90%. Параллельно с увеличением адгезивных свойств у гранулоцитов растет фагоцитарная активность клеток.
 
Процент фагоцитирующих клеток среди сегментоядерных гранулоцитов резко увеличивается (примерно в 3 раза) при выходе из костного мозга в периферическую кровь.

Основная роль гранулоцитов в процессах воспаления известна около 100 лет. Эти клетки способны удалять инородные частицы из тела путем фагоцитоза и внутриклеточного переваривания. Фагоцитоз является основной функцией нейтрофильных гранулоцитов и интенсивно изучается более полувека, однако реальные успехи были достигнуты только в последнее десятилетие и связаны с изучением редких болезней, как правило, генетических дефектов.
 
Процесс фагоцитоза можно условно разделить на две фазы - процесс инициации и собственно фагоцитоз. Процесс инициации включает хемотаксис и реакцию опсонизации частиц, собственно фагоцитоз состоит из акта поглощения и ряда последовательных операций при «убийстве» и переваривании бактерий.

Фагоцитоз инициируется направленной миграцией к своей «добыче»- реакцией хемотаксиса. Внедрившиеся в ткань бактерии выделяют субстанции, которые, соединяясь с метаболитами ткани, вызывают хемотаксическое раздражение гранулоцитов и моноцитов. Это и ведет к выходу гранулоцитов из сосудов и направленной миграции в инфицированную ткань. К эффективным хемотаксическим факторам относятся компоненты системы комплемента Сз, Cs, комплекс С5_б,-7, растворимые бактериальные факторы, продукты антигенстимулированных лимфоцитов, липополисахариды.

Следующий акт - реакция опсонизации - опознание объекта фагоцитоза и фиксация его на поверхности клетки.

Описаны врожденные семейные дефекты опсонизации в результате отсутствия в сыворотке Сб-компонента комплемента, в другом случае С3. При этом тест переваривания дрожжевых частиц был снижен. Клинические симптомы - склонность к инфекциям и дерматиту, псориазу. Фагоцитоз при этом корректировался in vitro и in vivo добавлением свежей нормальной плазмы.

После опсонизации, бактерия, вступившая в контакт с мембраной гранулоцита, окружается псевдоподиями, включается в клетку посредством инвагинации и изолируется в фагоцитарную вакуоль. Микрофиламенты и микротрубочки относят фагосому к центру клетки.

Для осуществления собственно фагоцитоза необходима энергия, которая высвобождается при гидролизе АТФ, накапливающегося в процессе анаэробного гликолиза. В процессе фагоцитоза гранулоцит расходует запасы гликогена.
 
В фазе поглощения бактерий играют роль такие факторы, как туфтсин, стимулятор фагоцитоза, синтезирующийся в селезенке и представляющий тетрапептид из треонина, лизина, пролина и аргинина. Фагоцитарная активность туфтсина зависит от целостности сиаловых кислот мембраны: нейраминидаза ингибирует действие туфтсина. Регулятором-ингибитором реакции поглощения является циклический АМФ клетки. Реакция поглощения заканчивается образованием фагоцитарной вакуоли, далее следует переваривание бактерий. Цитоплазматические гранулы мигрируют к фагосоме и освобождают свое содержимое в фагоцитарную вакуоль.

Было показано, что гранулы опорожняются последовательно, сначала специфические, затем азурофильные. Так в эксперименте при изучении процесса дегрануляции в условиях 30 с. контакта сегментоядерных нейтрофилов с бактериями Е. coli и Staphylococcus aureus более 50% фагосом содержат щелочную фосфатазу, таким образом демонстрируя способность специфических гранул изливать свое содержимое даже в такой короткий срок. Через 3 мин фагоцитоза наблюдается большая активность энзима по всей стенке вакуоли, а через 10 мин фагоцитоза продукт реакции на щелочную фосфатазу чаще определяется на стенке бактерий. Маркер азурофильных гранул, пероксидаза, выявляется в небольшой части фагоцитирующих вакуолей не ранее чем через 3 мин от начала фагоцитоза. Через 10 мин вакуоли, заполненные пероксидазой, наблюдаются примерно в 25% клеток.

Дегрануляция и переваривание сопровождаются интенсификацией метаболизма в клетке: увеличением потребления кислорода, эндогенной и экзогенной глюкозы, усилением продукции лактата и пирувата, стимуляцией пентозного цикла с накоплением НАДФ-Н и активацией гексозомонофосфатного шунта. Стимулирование клеточного дыхания сопровождается продукцией перекиси водорода, катализаторы этой реакции в гранулоцитах - НАД -Н и НАДФ-Н-оксидазы. Наиболее важный механизм в «убийстве» бактерий - освобождение активного кислорода из пероксида при участии пероксидазы. Klebanhoff показал, что перекись водорода в комбинации с галогенами и миелопероксидазой составляют бактерицидную систему клетки. Для нормальной бактерицидной активности необходима продукция перекиси водорода и супероксида. Контролирует продукцию перекиси водорода каталаза, она превращает перекись водорода в кислород и воду. Так же действует глютатион, разрушающий пероксидазу, выходящую из фагосомы. Регенерация восстановленного глютатиона обеспечивается глютатионредуктазой. Эта реакция сочетается с окислением НАД-Н.

Douglas описано заболевание с врожденным дефектом НАДФ-Нг-диафоразы, при котором снижена бактерицидная активность клеток. Интересно, что в этих случаях нормальная бактерицидная способность нейтрофилов сохраняется по отношению к микробам, продуцирующим перекись водорода.

В начале процесса дегрануляции рН фагоцитарной вакуоли нейтральный, затем через 7-15 мин снижается до 4 в результате накопления кислот, в частности молочной. Это само по себе дает бактериостатический эффект. Убитые кислородом микроорганизмы перевариваются с помощью арсенала гидролитических ферментов лизосом. Лизоцим участвует в переваривании клеточной мембраны, литически действует в основном на грамположительные бактерии. Лактоферрин, носитель железа и меди, осуществляет акт синергизма с лизоцимом и увеличивает его эффективность. Коллагеназа действует против неденатурированных коллагеновых фибрилл в нейтральном и щелочном рН.

Полиморфноядерные гранулоциты не способны к синтезу липидов и мембранных структур. Вскоре после поглощения бактерий клетка меняет форму, становится малоподвижной. Это способствует накоплению гранулоцитов в очаге бактериальной инфекции. В конце эффективного фагоцитоза полиморфы погибают.

В норме физиологические колебания фагоцитарной и бактерицидной активности очень широки. Периодичность колебаний 14-24 дня, такова же и длительность нейтрофильного цикла, описанная у нормальных, здоровых индивидуумов.

Функцию нейтрофила, вероятно, нельзя свести к одному фагоцитозу. Нейтрофил включается в сложную систему регуляции процессов метаболизма и различных функций организма. Так из специфической зернистости этих клеток был выделен белок, вызывающий стаз в капиллярах и повышение проницаемости. В то же время, известно, что гранулоциты выделяют пироген, повышающий температуру организма. В других условиях нейтрофилы посредством тех же самых белков регулируют уровень микроциркуляции и тканевой трофики, а также интенсивность обмена веществ в органах.



Ваше имя:
Защита от автоматических сообщений:
Защита от автоматических сообщений Символы на картинке: