Система фагоцитов. 
Физиология и этология животных

И. И. Мечников определил, что ее представляют два типа клеток: микрофаги (полиморфноядерные нейтрофилы) и макрофаги, трансформирующиеся из моноцитов, которые задерживаются в тканях. Они образуют систему мононуклеарных фагоцитов.

Всем фагоцитам присущи следующие функции: миграция и хемотаксис; адгезия и фагоцитоз; цитотоксичность; секреция гидролаз и других биологически активных веществ.

Защитную функцию клеток, способных поглощать и переваривать микробы, впервые показал И. И. Мечников и назвал это явление фагоцитозом.

Различают фагоцитоз завершенный и незавершенный. Фагоцитарная реакция осуществляется поэтапно. Завершенный фагоцитоз, заканчивающийся полным разрушением микроорганизма, включает четыре стадии (рис. 4.10):

I. Положительный таксис, или приближение фагоцита к микробу;

II. Адгезия, или прилипание фагоцита к микробу;

III. Впячивание наружной мембраны фагоцита с последующим образованием фагосомы и ее слияние с лизосомой;

IV. Инактивация и разрушение микробов в фаголизосоме, проявляющиеся набуханием, фрагментацией и лизисом с полной деградацией до аминокислот и низкомолекулярных соединений. Если микробные антигены разрушаются частично, вслед за фагоцитозом начинается антителообразование.

Рис. 4.10. Стадии завершенного фагоцитоза.

Некоторые виды микроорганизмов и особенно поглощенные вирусы проявляют большую устойчивость к лизосомальным антимикробным веществам или даже размножаются внутри фагоцита. Такой незавершенный вид фагоцитоза чаще наблюдается в нейтрофилах и заканчивается их гибелью или фагоцитированные микробы выталкиваются из них. Нередко гранулоииты с размножившимися в них бактериями становятся объектом фагоцитоза для макрофагов. Следует подчеркнуть, что в отличие от нейтрофилов, которые поглощают и переваривают в основном истинных бактерий, макрофаги фагоцитируют спирохеты, актиномицеты, грибы, простейшие, вирусы, атрофирующиеся, омертвевшие или злокачественные перерожденные клетки.

Нейтрофилы (полиморфноядерные лейкоциты) — короткоживущие клетки, способные к хемотаксису и фагоцитозу. В нейтрофилах различают три типа гранул:

первичные, азурофильные, содержат набор разнообразных гидролаз—A, D, E катепсины, 5-нуклеотидазу, бета-галактозидазу, арилсульфатазу, бета-глюкуронидазу, эластазу, коллагеназу, катионные белки, миелопероксидазу, лизоцим, кислые мукополисахариды;

вторичные «специфические» гранулы содержат лактоферрин, лизоцим, щелочную фосфатазу, белок, связывающий витамин В12;

третичные гранулы похожи на обычные лизосомы и содержат кислые гидролазы.

Таким образом, гранулы нейтрофилов содержат набор ферментов, достаточный для деградации всех или многих липидов, полисахаридов и белков чувствительных бактерий, что приводит к их значительному повреждению в считанные часы.

Моноциты и макрофаги отличаются высокой фагоцитарной активностью. Продукты этих клеток — монокины — действуют на многие клетки других типов. Моноциты могут участвовать как в воспалительных, так и противовоспалительных процессах: способствовать созреванию предшественников лейкоцитов, влиять на систему комплемента, свертывание крови, обмен кининов, служить основным источником метаболитов арахидоновой кислоты, а также оказывать токсическое действие на опухолевые клетки и микроорганизмы.

Макрофаги играют важную роль в формировании устойчивости организма к инфекции. Они обладают фагоцитарной активностью, значительной подвижностью и способностью образовывать токсические метаболиты кислорода, а также набором мощных гидролитических ферментов. В отличие от нейтрофилов у макрофагов замедленная, но более продолжительная реакция на внешние стимулы. Они способны использовать фаголизосомы повторно, секретировать нелизосомальные белки. У них выше способность к пиноцитозу. Макрофаги быстрее реконструируют плазматическую мембрану, но характер их бактерицидного действия во многом сходен с таковым у нейтрофилов: включает интернализацию микроорганизмов, слияние фагосом с лизосомами и активацию метаболитов кислорода при уничтожении микроорганизмов.

Между моноцитами и макрофагами обнаружено много различий: прежде всего эти клетки отличаются по ферментативной активности и способности к фагоцитозу. При дифференцировке моноцитов в макрофаги у них исчезают азурофильные гранулы, в результате более заметными становятся лизосомы, содержащие гидролитические ферменты. Поверхность макрофагов более складчатая и на ней больше рецепторов для Ig и комплемента.

Макрофаги (и, в меньшей степени, неактивированные моноциты) продуцируют разнообразные соединения: компоненты комплемента, пропердин, факторы В и D. Гепатоциты производят многие из этих белков в значительно больших количествах, однако макрофаги обеспечивают локальный синтез белков комплемента в экссудатах.

Макрофаги продуцируют растворимые белки — монокины. К ним относятся: интерлейкин-1 (IL-1), лейкоцитарный пироген; фактор, активирующий фибробласты и пролиферацию гладкомышечных клеток, интерферон; факторы, стимулирующие пролиферация клеток капилляров; факторы, влияющие на образование колоний гранулоцитов, эритроцитов, макрофагов, мегакариоцитов; фактор роста Т-клеток; фактор дифференцировки В-клеток; белки, убивающие опухолевые клетки; белок, супрессирующий Ти В-клетки.

Макрофаги продуцируют большое количество биологически активных веществ (БАВ): простагландины (PGE2), тромбоксан 2, лейкотриены В и С, причем в значительно больших количествах, чем нейтрофилы. Миелопероксидаза нейтрофилов и макрофагов эффективно уничтожает микроорганизмы, может играть существенную роль в уничтожении агентов, вызывающих хронические гранулематозные инфекции.

Пероксидаза в нейтрофильных лейкоцитах была впервые обнаружена в 1941 г. К. Агнером. Поскольку по своим свойствам эта пероксидаза несколько отличалась от остальных животных пероксидаз и найдена пока только в нейтрофилах, моноцитах и макрофагах, она впоследствии получила название «миелопероксидаза» (МПО). Методом гель-фильтрации определена молекулярная масса миелопероксидазы: у собаки — 149 000 (К. Агнер, 1958). МПО — это важный компонент внутрилейкоцитарной микробоцидной системы нейтрофильных гранулоцитов. Это железосодержащий белок, изоэлектрическая точка которого находится в области pH 10,0. Способность МПО окислять пероксидом водорода субстраты различной химической природы и продуцировать альдегиды, хлорамины, синглетный кислород, свободные радикалы и другие высокоактивные антимикробные агенты является биохимической основой иммунитета, главная роль в котором принадлежит нейтрофильным лейкоцитам.

Еще в 1931 г. было доказано, что пероксидаза и пероксид водорода значительно усиливают антимикробную активность ряда фенолов посредством перевода их в соответствующие хиноны. В дальнейшем выяснили, что миелопероксидаза в присутствии пероксида водорода и окисляемого кофактора действует против различных микроорганизмов и их токсинов. Доказано, что миелопероксидаза, пероксид водорода и окисляемый кофактор составляют антимикробную систему в лейкоцитах. В системе миелопероксидаза — пероксид водорода — галоген (кроме фтора) ионы галогенов взаимозаменяемы.

Система МПО — Н2О2 — йодид. Из всех галогенов йод считается наиболее эффективным кофактором при осуществлении миелопероксидазной системной антимикробной функции. Для эквивалентного антибактериального эффекта требуется или одна часть йодида, или 15 частей бромида, или 200 частей хлорида. Антимикробным действием обладает не только вся система МПО — Н2О2 — галоген в целом, но и некоторые ее компоненты. Агнер (1947) первым установил, что эта система йодинирует молекулы бактериальных ядов при их обеззараживании. Клебанов (1967) доказал, что антимикробная система МПО — Н2О2 — йодид обусловлена йодинацией микроорганизмов. Была доказана зависимость фиксации йодида фагоцитами, поглощающими бактерии, от содержания в них миелопероксидазы. Моноциты способны фиксировать йодид, но нейтрофилы, где содержится наибольшее количество миелопероксидазы, наиболее эффективно фиксируют йодид. При высоких бактериальных нагрузках активность нейтрофилов выше, чем у моноцитов. Полная антибактериальная функция системы МПО — Н₂0₂ — йодид соответствует антивирусной и антигрибной.

Система МПО — Н2О2 — хлорид. О переокислительном окислении хлорида впервые сообщил Агнер (1941). В настоящее время доказана активность системы МПО — Н2О2 — хлорид против бактерий, микоплаз и вирусов. Антимикробная активность этой системы осуществляется за счет переокислительного дезаминирования и декарбоксилирования микроорганизмов. МПО катализирует образование НОС1 из С1 и Н2О2. НОС1 реагирует с аминокислотами с образованием хлораминов. Хлорамины нестабильны и распадаются на NH₃, С0₂, С1 и соответствующие альдегиды.

Существует определенная взаимосвязь и взаимодействие всех систем, выполняющих функции борьбы с чужеродными агентами. Так, продукты деградации IgG стимулируют увеличение уровня активности МПО. Агрегаты иммуноглобулинов, образующиеся при их окислительной деструкции, стимулируют дыхательный взрыв и секреторную дегрануляцию нейтрофилов с выделением МПО. Агрегаты оказывают и прямое воздействие на нейтрофилы, а’также активируют систему комплемента. Последнее определяет образование стимуляторов дегрануляции этих клеток.

На основании данных о способности МПО вызывать секрецию содержимого тромбоцитов высказывается предположение об участии МПО в процессах межклеточной коммуникации. Следует отметить, что пероксидаза слюны обладает способностью стимулировать митогенную активность лимфоцитов.

МПО играет роль в регуляции дыхательного взрыва. Один из продуктов миелопероксидазной реакции тормозит НАД-Н-оксидазу, ответственную за образование супероксидного радикала. Такой вывод сделан на основании сопоставления скорости генерации OJ и О2 на препаратах нейтрофилов человека, инкубируемых в присутствии и в отсутствие антимиелопероксидазных антител.

МПО нейтрофилов может служить фактором усиления антимикробного потенциала мононуклеарных фагоцитов клетки второй очереди при воспалительном процессе, а также и фактором потенцирования протеолиза деструктивных процессов в тканях. Так, она инактивирует ингибитор сериновых протеиназ — а-1-антитрипсин и SH-протеиназ путем тиолдисульфидного обмена и в то же время обладает способностью активизировать латентные формы металлопротеиназ нейтрофилов — коллагеназы и желатиназы.

Набор протеолитических ферментов макрофагов похож на соответствующий набор нейтрофилов, но активность протеаз в них существенно выше. Одним из ферментов, характерных для макрофагов, является ангиотензинконвертаза, катализирующая превращение ангиотензина-1 в ангиотензин-Н, реакцию инактивации брадикинина.

На макрофагах имеются рецепторы фибрина и продуктов деградации фибрина, способствующие более тесному взаимодействию клеток с продуктами свертывания. Макрофаги продуцируют заметное количество фибронектина, участвующего в клеточной адгезии, распластывании и движении клеток, а также содержат центры связывания коллагена и клеток, обладающих значительной хемотаксической активностью для фибробластов, что играет важную роль при восстановлении поврежденных тканей.