Фагоцитоз, 4 типи гранул нейтрофілів, кисневалежні та кисневозалежні системи руйнування в

Фагоцити, фагоцитоз

Фагоцитуючі клітини неспецифічного імунітету

Нейтрофіли (поліморфноядерні лейкоцити, ПЯЛ)

- це рухливі фагоцити із сегментованим ядром. Нейтрофіли ідентифікують або структурою ядра, або поверхневим антигеном CD66.

Основну роль ефекторних функціях нейтрофілів грають компоненти гранул. Гранули нейтрофілів класифікують на первинні, вторинні, третинні та секреторні бульбашки. Відмінність між класами гранул може бути визначена після аналізу білків-маркерів. У гранулах нейтрофілів зберігається близько 300 різних білків, які можуть бути звільнені в оточення клітини або залишатися приєднаними до мембрани нейтрофілів.

Секреторні бульбашки Вважають, що секреторні бульбашки формуються тільки в зрілих сегментоядерних нейтрофілах при надходженні їх у кровотік. Секреторні бульбашки за походженням ендосоми, і є пул рецепторів, що включаються в плазматичну мембрану після злиття мембрани секреторних бульбашок з мембраною нейтрофілу. У мембрані секреторних бульбашок безліч рецепторів - β2-інтегрини, Cr1, рецептори форміл-пептиду (fpr), CD14, CD16, а також ферменти металопротеїнази та лужна фосфатаза. У порожнині секреторних бульбашок міститься альбумін та білок, що зв'язує гепарин (HBP). Маркерний фермент бульбашок – лужна фосфатаза.

Первинні гранули Первинні гранули містять кислі гідролазами, у тому числі кислу фосфатазу та антибактеріальні білки; їхня мембрана позбавлена рецепторів. У людини антибактеріальні білки представлені нейтрофільними пептидами – α-дефензинами та сериновими протеазами з антибактеріальною активністю. При дозріванні нейтрофілів у кістковому мозку першими ще на стадії мієлобластівформуються азурофільні гранули; дефензини (катіонні білки) в азурофільних гранулах синтезуються на другій стадії диференціювання нейтрофілів – стадії утворення промієлоцитів.

Маркерний білок цих гранул фермент мієлопероксидази.

Моноцити/макрофаги

Моноцити – це фагоцити, які циркулюють у крові. Коли моноцити мігрують у тканини, вони перетворюються на макрофаги. Моноцити мають характерну форму ядра як нирки. Вони можуть бути визначені морфологічно або CD14 - маркеру клітинної поверхні. На відміну від ПЯЛ, вони не містять гранул, але мають численні лізосоми, вміст яких схожий на вміст гранул нейтрофілів. Спеціалізовані види макрофагів можуть бути знайдені в багатьох органах, включаючи легені, нирки, мозок та печінку.

Макрофаги виконують багато функцій. Як сміттярі, вони видаляють з організму зношені клітини, імунні комплекси. Макрофаги є чужорідним антигеном для розпізнавання його лімфоцитами, у цьому відношенні макрофаги схожі на дендритні клітини. Макрофаги здатні секретувати дивовижне розмаїття потужних хімічних сигналів - монокінів, які життєво важливі для імунної відповідінеспецифічного імунітету: відповідь фагоцитів на інфекцію.

Нейтрофіли та моноцити, що циркулюють у крові, реагують на сигнали небезпеки (SOS), що утворюються в місці локалізації інфекції. SOS сигнали включають N-форміл-метіонін, що звільняється бактеріями; пептиди, що утворюються при згортанні крові, розчинні пептиди – продукти активації системи комплементу та цитокіни, секретовані тканинними макрофагами, які зіткнулися у тканинах із бактеріями. Деякі із сигналів SOS стимулюють експресію молекул клітинної адгезії на ендотеліальних клітинах неподалік місця інфекції, такіяк ICAM-1 та селектини. Молекули адгезії пов'язуються з комплементарними структурами поверхні фагоцитирующих клітин. Як наслідок нейтрофіли та моноцити прилипають до ендотелію. Вазодилататори, що звільняються в місці інфекції опасистими клітинами, сприяють діапедезу прилиплих фагоцитів через ендотеліальний бар'єр і міграції їх до місця локалізації інфекції. та внутрішньоклітинному знищенню інвазивних організмів.

Ініціювання фагоцитозу при неспецифічному імунітеті

Клітина-фагоцити має на своїй мембрані рецептори, що сприяють їх зв'язуванню з збудником-антигеном, і поглинати його. До найважливіших рецепторів належать такі структури.

1. Fc-рецептори - якщо з бактеріями зв'язуються антитіла IgG, то на поверхні бактерій будуть Fc-фрагменти, які розпізнаються і зв'язуються Fc-рецептором на фагоцитах. На поверхні одного нейтрофілу міститься близько 150 000 таких рецепторів! Зв'язування бактерій, покритих IgG, ініціює фагоцитоз та активацію метаболічної активності фагоцитів (респіраторний вибух).

2. Рецептори комплементу - фагоцити мають рецептори для С3b компонента комплементу, При активації комплементу при взаємодії зі структурами поверхні бактерій, остання покривається гідрофобним фрагментом C3b. Зв'язування рецептора до C3b з С3b призводить також до підвищення фагоцитозу і стимулювання респіраторного вибуху.

3. Рецептори - сміттярі пов'язують широкий спектр поліаніонів на бактеріальній поверхні, опосередковуючи фагоцитоз бактерій.

4. Toll-подібні рецептори - фагоцити мають різні Toll-подібні рецептори,які визнають широкий спектр консервативних структур лежить на поверхні інфекційних агентів. Зв'язування інфекційних агентів через Toll-подібних рецепторів призводить до фагоцитозу та вивільнення прозапальних цитокінів (IL-1, TNF-альфа та IL-6) фагоцитами.

Фагоцитоз та неспецифічний імунітет

Після прикріплення бактерій, мембрана фагоцитів утворює псевдоподії, які, зрештою, оточують бактерію і поглинають її, бактерії виявляється у фагосому. Фагосоми зливаються з вторинними гранулами, утворюючи фаголізосому.

Респіраторний вибух та внутрішньоклітинний кілінг при неспецифічному імунітеті

Під час фагоцитозу, фагоцитуючі клітини збільшують споживання глюкози та кисню, цей процес називають респіраторним вибухом. Наслідок респіраторного вибуху – утворення активних форм кисню, які здатні вбити бактерії у складі фаголізосоми. Цей процес називають кисень-залежний внутрішньоклітинний кілінг. Крім того, у складі фаголізосоми бактерії і можуть бути знищені під дією вже наявного вмісту в гранулах. Комплекс цих реакцій називають кисень незалежним внутрішньоклітинним кілінгом.

У процесі фагоцитозу включається механізм прямого окислення глюкозо-6-фосфату у пентозофосфатному шляху з утворенням НАДФН. Відразу здійснюється складання надмолекулярного комплексу активної молекули НАДФН-оксидази. Активована НАДФН-оксидаза використовує кисень для окиснення НАДФН. В результаті реакції утворюється супероксид-аніон. Під дією супероксиддисмутази частина супероксид-аніонів перетворюється на синглетний кисень і H2O2 Інша частина супероксид-аніонів взаємодіє з Н2О2 з утворенням гідроксильних радикалів та синглетного кисню. В результаті всіх цих реакцій утворюються токсичнікисню сполук супероксид-аніон перекис водню, синглетний кисень та гідроксильні радикали (ОН •).

2. Кисень залежний мієлопероксидаза-залежний внутрішньоклітинний кілінг

Як тільки азурофільні гранули зливаються з фагосомою, до складу фаголізосоми вивільняється мієлопероксидаза. Мієлопероксидаза каталізує реакцію утворення гіпохлориту іону з H2O2 та хлорид іону. Гіпохлорит іона є високотоксичною сполукою, потужним окислювачем. Деяка частина гіпохлориту може спонтанно розпадатися до синглетного кисню. В результаті цих реакцій утворюються токсичні гіпохлорити (OCl-) і синглетний кисень (1O2).

3. Реакції детоксикації (табл. 3)

Нейтрофіли і макрофаги мають засоби захисту від дії активних форм кисню. Ці реакції включають дисмутацію супероксид аніону перекис водню супероксиддисмутазой і конверсію перекису водню у воду каталазою.