СИСТЕМА МОНОНУКЛЕАРНЫХ ФАГОЦИТОВ (син.: макрофагальная система, моноцитарно-макрофагальная система ) - система, объединяющая клетки, к-рые обладают способностью к эндоцитозу, имеют общее происхождение, морфологическое, цитохимическое и функциональное сходство. Концепция С. м. ф. впервые предложена в 1969 г. на конференции в Лейдене вместо устаревшей концепции ретикулоэндотелиальной системы (см. Ретикулоэндотелиальная система). На последующих конференциях в Лейдене (1973, 1978) представления о С. м. ф. продолжали совершенствоваться, и в настоящее время эта концепция принята большинством исследователей.

В основу концепции С. м. ф. положены современные представления об общности происхождения и кинетике этих клеток, их морфологическом, цитохимическом и функциональном сходстве. Мононуклеарные фагоциты присутствуют во всех тканях, но в нормальных условиях пролиферация их предшественников происходит только в костном мозге (см.). Наиболее рано распознаваемыми предшественниками ряда дифференцировки этих клеток являются монобласты - прямые «потомки» коммутированных стволовых клеток. В результате деления монобластов возникают промоноциты - прямые предшественники моноцитов (см. Кроветворение). Моноциты поступают в кровеносное русло, а затем мигрируют в различные ткани и полости тела, где становятся макрофагами (см.). Экспериментальные исследования подтвердили происхождение макрофагов самой разной локализации из циркулирующих в крови моноцитов. Было также показано, что деление макрофагов в тканях существенного значения для их обновления не имеет, тогда как ретикулярные клетки, дендритные ретикулярные клетки, фибробласты, эндотелиальные и мезотелиальные клетки не имеют предшественников в костном мозге, а обновляются путем локального деления в тканях. На схеме показаны происхождение клеток, входящих в систему мононуклеарных фагоцитов, и их локализация в органах и тканях, разновидности макрофагов в норме и при воспалении в зависимости от его характера (рис. 1).

Функция системы мононуклеарных фагоцитов контролируется сложными регуляторными механизмами, обеспечивающими поступление макрофагов в ткани в условиях нормы и патологии. Для описания функционального состояния макрофагов используются разнообразные определения (активированные, иммунные, вооруженные, индуцированные, стимулированные, экссудативные и т. д.). Активирование макрофагов происходит при культивировании in vitro, при фагоцитировании бактерий, контакте с антигеном, иммунными комплексами, бактериальными липополисахари-дами, полинуклеотидами и при взаимодействии с лимфокинами (см. Медиаторы клеточного иммунитета). В частности, in vitro показано участие в моноцитопоэзе (и гранулоцитопоэ-зе) гликопротеидов-регуляторов, или так наз. колониестимулирующих факторов, к-рые влияют на скорость дифференцировки предшественников макрофагов и относятся к аз-глобулинам с молекулярным весом (массой) от 13 000 до 93 000 . При различных патологических процессах, когда повышается потребность в моноцитах, продукция последних увеличивается за счет вступления в цикл непролиферирующих промоноцитов (в норме у человека активно пролиферирует только ок. 40% промоноцитов) и укорочения клеточного цикла, к-рый в норме составляет в среднем ок. 30 часов. В условиях воспаления макрофаги очага повреждения вырабатывают и освобождают в циркуляторное русло фактор, к-рый усиливает моноцитопоэз и, достигая костного мозга, стимулирует продукцию моноцитов. Этот фактор представляет собой белок с молекулярным весом (массой) ок. 20 000. После устранения повреждающего агента макрофаги начинают вырабатывать другой фактор - ингибитор моноцитопоэза с молекулярным весом (массой) ок. 50 000.

Активированные макрофаги характеризуются увеличенными размерами, усиленными фагоцитарной, переваривающей и бактерицидной функциями. В них повышаются активность кислых гидролаз, обменные процессы. Морфологически активированные макрофаги характеризуются увеличением числа и размеров лизосом, расширением комплекса Гольджи, увеличением складчатости плазматической мембраны. Активированные макрофаги с увеличенным числом рецепторов для IgG описаны у больных, страдающих саркоидозом (см.), болезнью Крона (см. Крона болезнь) и туберкулезом (см.).

Стимулятором, обладающим выраженным и направленным действием на макрофаги, является глюкан (сложный полисахарид из оболочек дрожжевых клеток Saccharomyces cerevisiae). Введение глюкана мышам приводит к резкому увеличению фагоцитарной активности макрофагов, стимуляции гуморального и клеточного иммунитета (см.). При этом ярко проявляется противоопухолевый эффект макрофагов. Параллельно отмечено накопление макрофагов в печени, селезенке и легких. Исследователи, применявшие глюкан, подчеркивают отсутствие у экспериментальных животных каких-либо побочных явлений.

Препараты, блокирующие, или элиминирующие, макрофаги, прежт де всего препятствуют их участию в различных иммунных реакциях. Так, частицы захваченного коллоидного угля приводят к потере способности макрофагов в процессе развития иммунного ответа перерабатывать антиген или подготавливать его для взаимодействия с соответствующими лимфоцитами. В основе иммунодепрессивного действия на макрофаги каррагинанов (высокомолекулярных полигалактоз) и частиц кварца лежит их избирательный токсический эффект. Эти же агенты используются для изучения участия макрофагов в тех или иных процессах.

Пути миграции моноцитов в ткани различны и не до конца изучены. В легких, напр., моноциты прямо дифференцируются в альвеолярные макрофаги, минуя фазу созревания в интерстиции. В брюшную полость часть макрофагов поступает из млечных пятен (см.), где они дифференцируются из моноцитов. Способность макрофагов к рециркуляции через кровеносные сосуды весьма ограничена, однако доказано, что они хмогут мигрировать в близлежащие лимф, узлы, где погибают.

Морфофизиология

Характерными качествами, присущими клеткам С. м. ф., в частности макрофагам (см.), являются способность к эндоци-тозу, включающему фагоцитоз (см.) и пиноцитоз (см.), адгезии, миграции. Макрофаги тканей и серозных полостей имеют более или менее сферическую форму, складчатую плазматическую мембрану (цитолемму) и характеризуются прежде всего присутствием в цитоплазме многочисленных лизосом (см.) и фаголизосом, или пищеварительных вакуолей (рис. 2). В сканирующем электронном микроскопе (см. Электронная микроскопия) хорошо видны поверхностные складки и гребни макрофагов (рис. 3). Обладая выраженной способностью к адгезии, в условиях культивирования макрофаги сильно распластываются на поверхности субстрата и приобретают уплощенную форму. При перемещении по субстрату они образуют множество полиморфных псевдоподий (см. Клетка), причем на сканограммах видны складчатый ведущий край, направленный в сторону перемещения клетки, и длинные отростки, фиксирующие клетку к субстрату. Наряду с этим макрофаги различной локализации, даже в пределах одного органа, напр. лимф, узла, отличаются как морфологически, так и функционально. Так, макрофаги светлых (герминативных) центров в отличие от фиксированных и свободных макрофагов синусов лимф, узлов не фагоцитируют антигены, но поглощают другие инородные частицы и лимфоциты. Их обычно выделяют как макрофаги с окрашивающимися включениями.

Внутриклеточный метаболизм мононуклеарных фагоцитов зависит от стадии дифференцировки, тканевой локализации, активирования и эндоцитоза. Основными источниками энергии для мононуклеарных фагоцитов являются гликолиз, гек-созомонофосфатный шунт и аэробный метаболизм. Исследования последних лет показали, что макрофаги являются активными секреторными клетками, к-рые освобождают в окружающую их среду ферменты, ингибиторы, факторы и компоненты комплемента (см.). Основным секреторным продуктом макрофагов является лизоцим (см.), к-рый вырабатывается и секретирует-ся с постоянной скоростью. В отличие от лизоцима нек-рые нейтральные протеиназы секретируются в основном активированными макрофагами. Среди них лучше всего изучены эластаза (см.), коллагеназа (см.) и активаторы плазминогена (см. Фибринолиз), участвующие в разрушении и перестройке тканей (напр., при резорбции кости, инволюции молочных желез и послеродовой инволюции матки). Как фиксированные, так и свободные макрофаги секретируют нек-рые факторы комплемента, такие, как С2, СЗ, С4, С5, фактор В, а также интерферон (см.).

Методы исследования

Традиционные морфол. методы, особенно на светооптическом и даже на электронно-микроскопическом уровне, часто бывают недостаточными для идентификации мононуклеарных фагоцитов. Даже при изучении изолированных клеток иногда трудно отличить моноцит от лимфоцита или предшественников моноцита (монобласта и промоноцита), от предшественников гранулоцитов (миелобластов и промиелоцитов). Кроме того, тканевые макрофаги часто путают с ретикулярными клетками, фибробластами, эндотелиальными и мезотелиаль-ными клетками, хотя разделение этих клеток имеет принципиальное значение, т. к. их происхождение и функция совершенно различны.

Лишь использование специфических маркеров в сочетании с электронной микроскопией позволяет надежно идентифицировать и оценить участие мононуклеарных фагоцитов в тех или иных процессах. Одним из наиболее надежных маркеров для идентификации мононуклеарных фагоцитов человека и животных является фермент эстераза (КФ 3. 1. 1. 1.), к-рый определяется гистохимически при использовании в качестве субстрата а-нафтилбути-рата или а-нафтилацетата. При этом окрашиваются почти все моноциты и макрофаги, хотя интенсивность гистохим. реакции может варьировать в зависимости от вида и функционального состояния организма, а также от условий культивирования клеток. В мононуклеарных фагоцитах фермент локализуется диффузно, тогда как в Т-лимфоцитах выявляется в виде одной-двух точечных гранул.

Другой надежный маркер - лизоцим (КФ 3. 2. 1. 17.) - фермент, секретируемый макрофагами, к-рый может быть выявлен с помощью им-мунофлюоресцентного метода с использованием антител к лизоциму (см. Иммунофлюоресценция).

Выявлять различные стадии дифференцировки мононуклеарных фагоцитов позволяет пероксидаза (см.). Гранулы, содержащие фермент, окрашиваются положительно только в монобластах, промоноцитах, моноцитах и макрофагах экссудата; резидентные (т. е. постоянно присутствующие в нормальных тканях) макрофаги не окрашиваются.

В качестве ферментов-маркеров мононуклеарных фагоцитов используются также 51-нуклеотидаза, (КФ 3. 1. 3. 5), лейцинаминопептидаза (КФ 3. 4. 11. 1.), фосфодиэстёраза I (КФ 3. 1. 4. 1.), локализующиеся в плазматической мембране. Активность этих ферментов определяют либо в гомогенатах клеток, либо цитохимически. Выявление Б^нук-леотидазы позволяет отличать нормальные (резидентные) макрофаги от активированных (активность этого фермента высока в первых и низка во вторых). Активность лейцин-аминопептидазы и фосфодиэстеразы, наоборот, возрастает по мере активирования макрофагов.

Компоненты комплемента, в частности СЗ, также могут являться маркером, поскольку этот белок синтезируется только моноцитами и макрофагами. Он может быть выявлен в цитоплазме с помощью иммуно-цитохимических методов; компоненты комплемента у разных видов животных различаются по антигенным свойствам.

Весьма характерно для мононуклеарных фагоцитов наличие иммунол. рецепторов для Fc-фрагмента JgG (см. Иммуноглобулины) и для компонента СЗ комплемента. Мононук-леарные фагоциты несут названные рецепторы на всех стадиях развития, но среди незрелых клеток число мононуклеарных фагоцитов с рецепторами ниже, чем среди зрелых (моноцитов и макрофагов). Мононуклеарных фагоциты обладают способностью к эндоцитозу. Поэтому поглощение опсонизированных бактерий или покрытых IgG эритроцитов (иммунный фагоцитоз) является важным критерием, позволяющим отнести клетку к С. м. ф. Однако поглощения покрытых комплементом эритроцитов не происходит, если мо-нонуклеарные фагоциты не были предварительно активированы. Кроме фагоцитоза, все мононуклеар-ные фагоциты характеризуются интенсивным пиноцитозом. В макрофагах преобладает макропиноцитоз, к-рый лежит в основе захвата всех растворов; везикулы, образующиеся в результате интернализации мембраны (впячивания участка мембраны внутрь клетки), транспортируют вещества и за пределы клетки. Пи-ноцитоз отмечен и у других клеток (напр., у фибробластов), но в более слабой степени. Нетоксические витальные красители и коллоидный уголь мало подходят для характеристики эндоцитозной активности мононуклеарных фагоцитов, поскольку поглощаются и другими типами клеток.

Для выявления специфических для мононуклеарных фагоцитов антигенов могут быть использованы антисыворотки, однако получение антител, специфичных для этих клеток, все еще представляет большие трудности, т. к. многие из антисывороток содержат антитела, перекрестно реагирующие с другими типами клеток.

На клеточном уровне о способности клеток к делению судят по включению меченого предшественника ДНК 3Н-тимидина или по содержанию ДНК в ядрах.

Роль системы мононуклеарных фагоцитов в физиологических и патологических процессах

Мононуклеарные фагоциты - полифункциональ-ные клетки, к-рые, обладая выраженной способностью к эндоцитозу, выполняют в организме защитную функцию, принимают участие в процессах воспаления, иммунных реакциях, обладают противоопухолевой активностью, участвуют в регуляции кроветворения и обмена веществ.

Защитная функция

В основе защитной функции мононуклеарных фагоцитов лежит их способность избирательно поглощать и разрушать различные чужеродные агенты. За ними закрепился термин «профессиональные фагоциты», поскольку поглощение (эндоцитоз) - их основная функция. Моноциты и макрофаги способны к направленному движению, определяемому специфическими хемотаксическими факторами. Регуляция этих факторов сложна; в сыворотке крови человека выявлены их ингибиторы и инактиваторы. In vivo хемотаксис (см. Таксисы) вызывается компонентами комплемента СЗ и С4, калликреином, компонентами фибринолиза, продуктами лимфоцитов - лимфокинами. Привлекаются макрофаги также веществами, освобождающимися из бактерий. Благодаря хемотаксису макрофаги мигрируют в очаги инфекции и воспаления. После фагоцитоза микроорганизмов происходит их умерщвление и переваривание. По мере продвижения фагоцитарных вакуолей внутрь клетки в них освобождаются вещества, находящиеся в лизосомах, способные гидролизировать белки, липиды и углеводы, входящие в состав микроорганизмов. Нек-рые из освобождаемых компонентов макрофагов, такие, как пероксида-за, лизоцим и др., обладают антимикробной активностью. Лизоцим является антибактериальным агентом и вне клеток. Среда в фаго-лизосомах становится кислой, что способствует проявлению оптимальной активности ферментов лизосом. Одновременно в фагоцитирующих клетках происходит резкое повышение метаболизма. Переваривание завершается в течение одного-двух часов. Активированные макрофаги подобно нейтрофилам освобождают в окружающую среду перекись водорода и анионы супероксида и с их помощью могут лизировать различные клетки-мишени. Макрофаги захватывают также вирусы, причем нек-рые из них поступают в клетку путем пиноцитоза. Основной функцией клеток Купфера печени является клиренс (очищение) крови от бактерий и вирусов. Старые или поврежденные эритроциты фагоцитируются макрофагами костного мозга, селезенки и печени, а затем подвергаются внутриклеточному перевариванию (эритрофагоцитоз).

Участие в воспалении

Повреждающие агенты (агенты-раздражители) различной природы вызывают в общем однотипную реакцию организма - воспаление (см.). Однократное кратковременное раздражение индуцирует миграцию нейт-рофилов и их скопление в зоне повреждения. Через 6 час. приток нейт-рофилов постепенно ослабевает, после чего начинается миграция макрофагов, к-рая продолжается примерно в течение Зсут., а затем снижается. Макрофаги в очаге острого воспаления образуются только из циркулирующих моноцитов. При подостром и хроническом воспалении макрофаги часто становятся доминирующими клетками, причем если острый воспалительный процесс переходит в хрон. форму, то наблюдаются местная пролиферация и селекция долгоживущих макрофагов, направленные на поддержание численности макрофагов в очаге воспаления.

От природы раздражающего агента зависит сменяемость макрофагов в очаге повреждения. В случае устранения провоцирующего агента они исчезают (гибнут или мигрируют в лимф. узлы). При сохранении действия возбудителя воспаления макрофагальный инфильтрат остается. Если в процессе ответной реакции, направленной на устранение токсического и устойчивого раздражителя (напр., двуокиси кремния, бактерий), происходит потеря большого числа макрофагов, то формируется гранулема (см.) с высоким уровнем сменяемости клеток. Если раздражитель устойчив к действию макрофагов и в то же время нетоксичен, возникает гранулема с низким уровнем сменяемости клеток; в такой гранулеме преобладают долгоживущие макрофаги. Во многих специфических гранулемах (напр., при туберкулезе, саркоидо-зе, лепре) мононуклеарные фагоциты превращаются в эпителиоидные клетки (рис. 4) со слабой фагоцитарной активностью, но сильно выраженным пиноцитозом и способностью к секреции. В очагах хрон. воспаления мононуклеарные фагоциты при слиянии дают начало так наз. макрофагальным поликарионам, или многоядерным гигантским клеткам инородных тел (рис. 5) и клеткам типа Пирогова - Лангханса (см. Гигантские клетки). Последние обычно сохраняют очень слабую фагоцитарную активность, напр, по отношению к бактериям туберкулеза. В хрон. гранулемах, вызванных частицами кварца, происходит непрерывная гибель макрофагов в результате разрушения лизосом и са-мопереваривания клеток. При этом из клеток освобождается фиброгенный фактор, стимулирующий синтез коллагена фибробластами. Кроме того, активированные макрофаги вырабатывают фибронектин-гликопротеид с высокой молекулярной массой, являющийся, в частности, хемо-аттрактантом (привлекающим агентом) для фибробластов.

Участие в иммунных процессах

Клетки С. м. ф. принимают участие в иммунных процессах. Первичное взаимодействие макрофага с антигеном (см.) - непременное условие развития направленного и максимального иммунного ответа (см. Иммунитет). В результате такого взаимодействия антиген поглощается и перерабатывается внутри макрофага (процессинг), после чего секретируется в иммуно-генной форме, оказываясь фиксированным на его плазматической мембране. Иммунная стимуляция лимфоцитов происходит в результате их непосредственного контакта с макрофагами. В дальнейшем иммунная реакция протекает с участием В-лимфоцитов, Т-лимфоцитов и макрофагов (см. Иммунокомпетентные клетки).

Противоопухолевая активность

Макрофаги обладают противоопухолевой активностью и проявляют специфические и неспецифические цитотоксиче-ские свойства благодаря присутствию цитофильных антител или факторов, продуцируемых сенсибилизированными Т-лимфоцитами. Разрушение клеток-мишеней обычно оценивается по освобождению связанного с ними радиоактивного хрома после ицкубации с цито-токсическими макрофагами - эффекторами. Проявляемая макрофагами цитотоксичность имеет отношение к ряду иммунных реакций, таких, как отторжение аллотрансплантатов (см. Иммунитет трансплантационный) и противоопухолевый иммунитет (см. Иммунитет противоопухолевый) .

Цитотоксическими свойствами обладают две категории макрофагов- эффекторов: иммунные, или так наз. вооруженные, макрофаги, активно разрушающие специфические клет-ки-мишени, и неспецифические активированные макрофаги с менее избирательными свойствами. Цитотоксичность иммунных макрофагов по отношению к опухолевым клеткам продемонстрирована в опытах in vitro, в к-рых использовали макрофаги от мышей, иммунизированных син-генными (генетически идентичными) опухолевыми клетками. В то же время макрофаги не были способны разрушать опухолевые клетки, если были получены от мышей, иммунизированных аллогенными опухолевыми клетками (взятыми от другого животного того же вида). Специфическая подготовка (вооружение) макрофагов зависит от продукции специфического фактора сенсибилизированными Т-лимфоцитами. Точный механизм деструкции клеток вооруженными макрофагами пока неизвестен. Для лизиса опухолевых клеток необходим контакт между ними и макрофагами. Процесс разрушения опухолевых клеток включает в себя остановку их пролиферации и лизис. После специфической иммунной реакции между макрофагом и опухолевой клеткой-мишенью макрофаг может потерять специфичность. В этом случае он превращается в неспецифическую клетку-эффектор. Неспецифическая цитотоксичность может наблюдаться после инкубации макрофагов с различными веществами: эндотоксином, двуцепочечной РНК и адъювантом Фрейнда (см. Адъюванты).

Участие в регуляции кроветворения

Клетки С. м. ф. принимают участие в регуляции миелоидного и лимфоидного кроветворения (см.). В красном костном мозге, селезенке, печени и желточном мешке эмбриона описан так наз. центральный макрофаг, окруженный одним-двумя рядами эрит-робластов. Тонкие цитоплазматические отростки центрального макрофага проникают между эрит-робластами, а иногда их полностью окружают. Центральный макрофаг всегда становится центром эритропоэза, вместе с прилежащими к нему эритробластами он получил название эритробластического островка, к-рый рассматривается как функционально-анатомическая единица очагов эритропоэза. Центральный макрофаг поглощает ядра эрит-робластов, переваривает старые эритроциты и переносит накапливаемое железо в развивающиеся эритробласты. Нек-рые продукты распада поглощенных ядер могут реутилизироваться для нового синтеза ДНК кроветворными клетками. Центральный макрофаг отличается высокой устойчивостью к воздействию ионизирующего облучения и гипоксии. Центральные макрофаги являются стромальны-ми элементами и выполняют регулирующую функцию при созревании эритроидных клеток-предшественни-ков, напр. при фенилгидразино-вой анемии (см. Анемия, анемия экспериментальная). Появление новых интраваскулярных эритроб-ластических островков в костном мозге, печени и селезенке всегда связано с наличием фагоцитирующих макрофагов, дифференцирующихся из циркулирующих в крови моноцитов.

Клетки Купфера печени участвуют в регуляции эритропоэза посредством выработки эритропоэтина (см.).

С помощью агаровых культур установлено, что моноциты и макрофаги вырабатывают факторы, стимулирующие продукцию моноцитов, нейтрофилов и эозинофилов, а также пролиферацию макрофагов, в результате чего возникают дискретные клеточные колонии. С другой стороны, они могут оказывать ингибирующий эффект на рост колоний, синтезируя простагландин Е (см. Простагландины) .

В мозговом веществе и внутренней зоне коркового вещества долек тимуса и тимусзависимых зонах всех периферических лимф, органов (лимф, узлов, селезенки, скоплениях лимф, ткани жел.-киш. тракта) сравнительно недавно были описаны так наз. интердигитирующие клетки. Они характеризуются неправильной формой ядер и наличием в цитоплазме тубуловезикулярных структур. Их плазматическая мембрана образует многочисленные выпячивания, проникающие между аналогичными образованиями соседних клеток того же типа или лимфоцитов. Эти клетки морфологически очень сходны с макрофагами, а также клетками Лангерганса, локализующимися в эпидермисе (см. Кожа). В настоящее время большинство исследователей склоняется к тому, что интердигитирующие клетки - специфические стромальные элементы тимусзависимых зон, ответственные за миграцию и дифференцировку Т-лим-фоцитов.

Макрофаги участвуют в синтезе веществ, модулирующих пролиферацию и дифференцировку лимфоидных клеток. К ним относится фактор, активирующий лимфоциты и обеспечивающий митогенный (бластогенный) ответ Т-лимфоцитов на лектин и антигены гистосовместимости (см. Бластотрансформация лимфоцитов), а также факторы, усиливающие хелперную функцию Т-лимфоцитов (усиление антитело-образования в В-лимфоцитах). С помощью клонирования В-лимфоцитов показано, что макрофаги вырабатывают диффузный фактор, способствующий образованию колоний субпопуляцией В-лимфоцитов. Избыточное число макрофагов, наоборот, приводит к подавлению роста колоний в результате выработки простаг-ландина Е.

Обменная функция

Обменным процессом, в к-ром достоверно доказана роль макрофагов, является обмен железа. В результате эритрофагоцитоза в макрофагах костного мозга и селезенки происходит накопление железа в виде специфических игольчатых или палочковидных включений ферритина и гемосидерина. Ферритин затем поступает путем пиноцитоза (см.) в прилежащие эритробласты. При фе-нилгидразиновой анемии в макрофагах наблюдается увеличение палочковидных включений, содержащих ферритин.

Библиография: Mononuclear phagocytes, ed. by R. van Furth, Oxford - Edinburgh, 1970; Mononuclear phagocytes, In immunity, infection and pathology, ed. by R. van Furth, Oxford a. o., 1975; Mononuclear phagocytes, Functional aspects, ed. by R. van Furth, pt 1-2, Hague a. o., 1980.

H. Г. Хрущов, В. И. Старостин.

Мононуклеарная фагоцитарная система

Рис. 7.1. Мононуклеарная фагоцитарная система

Мононуклеарная фагоцитарная (МФ) система - это совокупность клеток, происходящих из моноцитов, обладающих фагоцитарной активностью. Кроме того, к фагоцитирующим клеткам относятся полинуклеарные фагоциты (ПМЯЛ) - нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, микроглия (на рис. затушеваны).

Важную роль в механизмах неспецифичкской защиты играют также ретикулярные, эндотелиальные клетки, которые не выполняют фагоцитарной функции, а поддерживают целостность лимфоидной ткани и кровеносных сосудов (Эндотелиальные клетки выстилают сосуды, ретикурные является основой кроветворных органов, образуются из мезенхимы).

Фагоцит, описанный И.И. Мечниковым, состоит из 7 следующих фаз:

1) Хемотаксис - движение клеток в направлении градиента молекул, выделенных микроорганизмами.

Хемотаксические факторы упорядочивают движения фагоцитов. Они воздействуют на специфические рецепторы на плазмолемме фагоцитов стимуляция которых передается на элементы его цитоскелета и изменяет экспрессию адгезивных молекул. Вследствие этого формируются псевдоподии, которые обратимо прикрепляются к элементам соединительной ткани, что обеспечивает направленную миграцию клеток.

2) Адгезия (прикрепление) клетки к объекту фагоцитоза Происходит при взаимодействии её рецепторного аппарата с молекулами на поверхности бактерии. Протекает в две стадии: -обратимая и непрочная -необратимая, прочная.

3) Захват бактерии клетки с формированием фагосомы Псевдоподии охватывают бактерию, заключая ее в мембранный пузырек - фагосому. Если бактерия инкапсулирована, то на нее садятся IgG или СЗВ. В таком случае бактерия опсонизирована.

4) Слияние гранул нейтрофила с фагосомой с образованием фаголизосомы Содержимое гранул выливается в просвет фаголизосомы (рН кислая).

5) Повреждение и внутриклеточное переваривание бактерии Гибель бактерии наступает вследствие действия на нее антимикробных веществ, далее он подвергается перевариванию лизосомальными ферментами. Бактерицидный эффект усиливается действием токсичных реактивных биоокислителей (перикисью водорода, молекул. Кислородом, супероксидными радикалами, гипохлоритом...)

Рис. 7.2. Схема фаго

Рис. 7.2. Схема фагацитоза

Фагоцитоз, являясь механизмом неспецифической защиты (фагоцитироваться могут любые инородные частицы независимо от наличия иммунизации), в то же время способствует иммунологическим механизмам защиты. Это связано, во-первых, с тем, что поглощая макромолекулы и расщепляя их, фагоцит как бы раскрывает структурные части молекул, отличающиеся чужеродностью. Во-вторых, фагоцитоз в условиях иммунологической защиты протекает быстрее и эффективнее. Таким образом, явление фагоцитоза занимает промежуточное место между механизмами специфической и неспецифической защиты. Это еще раз подчеркивает условность деления механизмов защиты клеточного гомеостаза на специфические и неспецифические.

Нефагоцитарный механизм разрушения микробов характерен для ситуаций, когда микроорганизмы имеют столь большие размеры, что клетки не могут их поглощать. В таких случаях фагоциты скапливаются вокруг бактерии и выбрасывают содержимое своих гранул, уничтожая микроб большими концентрациями антимикробных веществ.

Воспалительная реакциия также относится к клеточным неспецифическим реакциям. Она является эволюционно выработанным процессом защиты внутренней среды от проникновения чужеродных макромолекул, поскольку внедрившиеся в ткань чужеродные начала, например, микроорганизмы, фиксируются в месте внедрения, разрушаются и даже удаляются из ткани во внешнюю среду с жидкой средой очага воспаления - экссудатом. Клеточные элементы как тканевого происхождения, так и выходящие в очаг из крови (лейкоциты), образуют вокруг места внедрения своеобразный защитный вал, препятствующий распространению чужеродных частиц по внутренней среде. В очаге воспаления особенно эффективно протекает процесс фагоцитоза

Гуморальные факторы внутренней среды, обеспечивающие механизмы неспецифической защиты, представлены пропердиновой системой и системой комплемента, осуществляющие лизис чужеродных клеток. При этом система комплемента, хотя и может активироваться неиммунологическим путем, обычно вовлекается в иммунологические процессы и поэтому скорее должна относиться к специфическим механизмам защиты.

Рис.7.3. Система комплемента.

Пропердиновая система реализует свой защитный эффект независимо от иммунных реакций.

К числу гуморальных факторов неспецифической защиты относят также содержащиеся в плазме крови и тканевой жидкости лейкин ы, плакины, бетализины, л и з о ц м и т.д.. Лейкины выделяются лейкоцитами, плакины - тромбоцитами крови, они оказывают отчетливое бактериолитическое действие. Еще большим литическим эффектом на стафилококки и анаэробные микроорганизмы обладают бета-лизины плазмы крови. Содержание и активность этих гуморальных факторов не меняются при иммунизации, что дает основание считать их неспецифическими факторами защиты. К числу последних следует также отнести и довольно большой спектр веществ тканевой жидкости, обладающих способностью подавлять ферментативную активность микроорганизмов и жизнедеятельность вирусов. Это ингибиторы гиалуронидазы, фосфолипаз, коллагеназы, плазмина и интерферон лейкоцитов.

Определяя систему мононуклеарных фагоцитов, следует отметить, что она объединяет связанные воедино монобласты, промоноциты, моноциты и различные по структуре тканевые макрофаги, которые ранее относили к ретикулоэндотелиальной системе. Макрофаги - это долгоживущие фагоцитарные клетки, об­ладающие большинством функций нейтрофилов. Они представляют собой важные секреторные клетки, которые с помощью своих рецепторов и продуктов секреции участвуют в целом комплексе иммунологических и воспалительных процессов, не опосредуемых нейтрофилами. Моноциты покидают кровеносное русло, через стенки сосудов путем диапедеза, причем значительно медленнее, чем нейтрофилы, их период полужизни составляет 12-24 ч.

После того как моноциты покинут кровоток, они мигрируют в ткани, в ко­торых дифференцируются в макрофаги со специализированными функциями в соответствии с анатомической локализацией. Особыми функциями обладают альвеолярные макрофаги, звездчатые ретикулоэндотелиоциты печени (клетки Купфера), перитонеальные макрофаги, клетки микрогдии головного мозга, макро­фаги костного мозга, селезенки, лимфатических узлов, дендритные макрофаги. Факторы, секретируемые макрофагами, включают лизоцим, нейтральные протеазы, кислые гидролазы, аргиназу, ряд компонентов комплемента, ингибиторы фер­ментов (плазмин, a 2 -макроглобулин), связующие протеины (трансферрин, фибронектин, транскобаламин II), нуклеозиды, а также интерлейкин-1 (пироген). Последний выполняет многие важные функции, стимулирует гипоталамус, что сопровождается лихорадочной реакцией: мобилизует лейкоциты из костного моз­га, а также активирует лимфоциты и нейтрофилы. Другая группа продуктов, секретируемых макрофагами, включает реактивные метаболиты кислорода, био­логически активные липиды (метаболиты арахидоновой кислоты и факторы ак­тивации тромбоцитов), нейтрофильный хемоаттрактант, факторы регуляции син­теза белка других клеток, колониестимулирующий фактор относительно клеток костного мозга, факторы стимуляции фибробластов и пролиферации элементов микроциркуляции, а также факторы, ингибирующие процесс репликации лимфо­цитов, опухолей, вирусов и некоторых видов бактерий (листерии). Макрофаги функционируют и как клетки-эффекторы, участвующие в элиминации внутри­клеточных микроорганизмов. Их способность к слиянию с образованием гигант­ских клеток, которые формируются в гранулему в ответ на воспалительную ре­акцию, представляет собой важное звено в элиминации внутриклеточных микро­организмов; этот процесс может находиться под контролем у-интерферона.

Макрофагам принадлежит важная роль в иммунном ответе. Они возбуж­дают антиген для представления его лимфоцитам, модулируют функцию лимфоидных клеток, участвуют в аутоиммунной реакции, удаляя иммунные комплексы и другие иммунологически активные вещества из кровотока. Кроме того, макро­фаги играют определенную роль в заживлении ран, элиминации стареющих раз­рушающихся клеток и развитии атеромы.

Все компоненты филогенетически более древние средства защиты организма (по сравнению с иммунной системой), которые без участия лимфоцитов и антител могут действовать на широкий спектр возбудителей инфекций.

Система резистентности активируется индукторами воспаления и подавляется его ингибиторами. По сравнению с иммунитетом система неспецифической резистентности значительно варьирует в зависимости от временных и индивидуальных различий. Синтез всех компонентов генетически детерминирован, они присутствуют в организме к моменту рождения. Благодаря сбалансированности иммунной системы и системы неспецифической резистентности достигается сохранение индивидуальной целостности высокоразвитого организма. С другой стороны, частичные дефекты и нарушения механизмов регуляции приводят к многочисленным заболеваниям.

Фагоцитарная система . Под фагоцитозом понимают активное поглощение клетками твердого материала. У одноклеточных этот процесс служит в основном для питания. У многих многоклеточных организмов, включая человека, фагоцитоз служит фундаментальным механизмом противоинфекционной защиты. Фагоциты представляют собой клетки с особо выраженной способностью к фагоцитозу. Морфологически и функционально различают моноцитарные (макрофаги) и гранулоцитарные (гранулоциты и микрофаги) компоненты фагоцитарной системы. Всем фагоцитам присущи следующие функции:
- миграция и хемотаксис ;
- адгезия и фагоцитоз;
- цитотоксичность;
- секреция гидролаз и других биологически активных веществ.

Мононуклеарные фагоциты способны к ограниченной пролиферации вне костного мозга, к синтезу и секреции многочисленных белков, участвуют в процессах дифференцировки и созревания тканей. Кроме того, макрофаги являются антиген-презентирующими клетками, т. е. перерабатывают и представляют антиген для распознавания клетками иммунной системы и тем самым запускают механизм иммунной реакции.

Гранулоцитарная система фагоцитоза . Гранулоциты генерируют в процессе гранулопоэза в костном мозге. Для них характерно большое количество гранул в цитоплазме, по способности к окрашиванию которых различают базофильные, эозинофильные и нейтрофильные гранулоциты. С позиции оценки системы резистентности человека огромное значение имеют полиморфно-ядерные нейтрофилы (ПМН), что определяется как их количеством, так и функцией. Время созревания ПМН в костном мозге составляет от 8 до 14 дней. Затем они поступают в кровь зрелыми, неспособными к делению клетками диаметром 10-12 мкм со сложным сегментированным ядром. Многие клетки содержат заметные количества слабо азурофильных цитоплазматических гранул, а также складчатую мембрану. Через несколько часов полиморфно-ядерные нейтрофилы выходят из кровеносного русла в интерстициальное пространство и погибают через 1-2 дня. Разные типы гранулоцитов участвуют во всех формах воспаления и играют при этом ведущую роль. Тесная взаимосвязь выявляется между макрофагами и полиморфно-ядерными нейтрофилами, а также эозинофильными и базофильными гранулоцитами. Полиморфно-ядерные нейтрофилы представляют собой основной компонент лейкоцитов крови человека. Ежедневно из костного мозга в кровь выходит очень много полиморфно-ядерных нейтрофилов, а при острых инфекциях это количество может возрастать в 10-20 раз, при этом в крови появляются и незрелые формы (сдвиг формулы крови влево). Размеры миелопоэза определяются и регулируются специфическими факторами роста гранулоцитов, продуцируемых периферическими гранулоцитами и макрофагами. Выход из костного мозга и скопление клеток в очаге воспаления регулируются факторами хемотаксиса. ПМН играют определяющую роль в противоинфекционной защите, которая осуществляется в организме непрерывно, поэтому перманентный агранулоцитоз не совместим с понятием живой функционирующий организм. Активность ПМН тесно связана с гранулами, содержимое которых представлено ферментами и другими биологически активными веществами. На стадии промиелоцита в цитоплазме клетки появляются первичные азурофильные гранулы, у миелоцита выявляют также так называемые вторичные (специфические) гранулы. Эти формы можно различить при электронной микроскопии и разделить при фракционировании субклеточных структур. Препаративное ультрацентрифугирование позволило выявить также фракцию малых гранул, соответствующих лизосомам полиморфно-ядерные нейтрофилы. Независимо от вида гранулы представляют собой клеточные структуры, содержащие гидролитические ферменты или белки. Они окружены липопротеиновой оболочкой, способной при активации к слиянию с аналогичными субклеточными структурами и цитоплазматической мембраной.

Функциональная активность полиморфно-ядерных нейтрофилов регулируется большим количеством мембранных рецепторов, растворимых и корпускулярных активаторов. Различают покоящиеся и активированные полиморфно-ядерные нейтрофилы. Первые имеют округлую форму, циркулируют в кровотоке и других биологических жидкостях организма и характеризуются окислительным характером обмена веществ. Адгезия на другие клетки, хемотаксические факторы и фагоцитоз приводят к активации полиморфно-ядерных нейтрофилов, что определяют по усилению поглощения кислорода и глюкозы, а также выделения клетками углекислого газа. При фагоцитозе или массивном действии хемотаксических факторов увеличивается потребность клеток в энергии, что достигается за счет монофосфатного шунта. В условиях гипоксии можно за короткое время с помощью гликолиза получить достаточный запас АТФ. Последующие реакции активированных полиморфно-ядерных нейтрофилов зависят от вида стимуляции. Продукты синтеза ограничены метаболитами арахидоновой кислоты и другими липидными факторами.

Мононуклеарная фагоцитарная система . Доминирующими клетками мононуклеарной фагоцитарной системы являются макрофаги. Формы проявления их активности крайне гетерогенны. Общее происхождение клеток зависит от моноцитопоэза костного мозга, откуда моноциты поступают в кровь, где циркулируют до трех дней, а затем мигрируют в прилежащие ткани. Здесь происходит окончательное созревание моноцитов либо и мобильные гистиоциты (тканевые макрофаги), либо в высокодифференцированные ткань специфичные макрофаги (альвеолярные макрофаги легких, купферовские клетки печени). Морфологическая гетерогенность клеток соответствует функциональному разнообразию мононуклеарной системы. У гистиоцита ярко выражены способность к фагоцитозу, секреции и синтезу. С другой стороны, дендритные клетки из лимфатических узлов и селезенки, а также клетки Лангерганса кожи более специализированы в направлении переработки и презентации антигена. Клетки мононуклеарной фагоцитарной системы могут жить от нескольких недель до нескольких месяцев, их диаметр составляет 15-25 мкм, ядро овальное или почкообразное. У промоноцитов и моноцитов выявляют азурофильные гранулы, а у зрелых макрофагов - аналогичные клеткам гранулоцитарного ряда. Они содержат ряд гидролитических ферментов, другие активные вещества и лишь следы миелопероксидазы и лактоферрина. Моноцитопоэз костного мозга можно повысить лишь в 2-4 раза. Клетки мононуклеарной фагоцитарной системы вне костного мозга пролиферируют крайне ограниченно. Замещение клеток мононуклеарной фагоцитарной системы в тканях осуществляется за счет моноцитов крови. Следует различать покоящиеся и активированные макрофаги, причем активация может затрагивать самые разнообразные функции клетки. Макрофаги обладают всеми функциями клеток мононуклеарной фагоцитарной системы, кроме того, они синтезируют и секретируют во внеклеточную среду большое количество белков. Гидролазы синтезируются макрофагами в большом количестве и либо накапливаются в лизосомах, либо сразу секретируются. Лизоцим нарабатывается в клетках непрерывно и также секретируется, под действием активаторов его уровень в крови повышается, что позволяет судить о состоянии активности мононуклеарной фагоцитарной системы. Обмен веществ в макрофагах может протекать как по окислительному, так и по гликолитическому пути. При активации также наблюдается «кислородный взрыв», реализующийся через гексозомонофосфатный шунт и проявляющийся в образовании активных форм кислорода.

Специфические функции фагоцитов . Фагоцитоз - это характерная функция фагоцитов, он может протекать в различных вариантах и сочетаться с другими проявлениями функциональной активности:
- распознаванием хемотаксических сигналов;
- хемотаксисом;
- фиксацией на твердом субстрате (адгезия);
- эндоцитозом;
- реакцией на нефагоцитируемые (из-за размеров) агрегаты;
- секрецией гидролаз и других веществ;
- внутриклеточным распадом частиц;
- выведением продуктов распада из клетки.

Цитотоксические и воспалительные механизмы . Активированные фагоциты представляют собой высокоэффективные цитотоксические клетки. При этом следует подразделять следующие механизмы:

1) внутриклеточный цитолиз и бактерицидность после фагоцитоза;

2) внеклеточная цитотоксичность:
- контактная цитотоксичность (фагоцит и клетка-мишень по крайней мере на короткое время связаны друг с другом);
- дистантная цитотоксичность (фагоцит и клетка-мишень соседствуют друг с другом, но непосредственно не контактируют).

Внутриклеточная и контактная виды цитотоксичности могут быть обусловлены иммунологически (опосредованы антителами) или иметь неспецифический характер. Дистантная цитотоксичность всегда неспецифична, т. е. она индуцируется токсически действующими ферментами и активными формами кислорода из активированных макрофагов. В эту категорию относят цитотоксические эффекты на опухолевые клетки, опосредованные фактором некроза опухолей и альфа-интерфероном.

Огромное значение в рамках противоинфекционной защиты придают бактерицидности фагоцитов, которая проявляется внутриклеточно после фагоцитоза микроорганизмов. При микроскопии фагоцитоза нейтрофильных гранулоцитов наблюдается более или менее выраженная дегрануляция клеток. Речь идет о слиянии специфических и азурофильных гранул с фагосомой и цитоплазматической мембраной. Лизосомные ферменты и биологически активные вещества секретируются как в фагосому, так и в окружающую среду. При этом происходит активация гидролаз, действующих вне клетки в роли факторов, способствующих воспалению и опосредующих дистантную цитотоксичность. Их максимальная концентрация отмечена в фаголизосоме, в результате чего происходит быстрая деградация белков, липидов и полисахаридов. Следует заметить, что микроорганизмы имеют оболочку, относительно резистентную к действию лизосомных ферментов, однако в фаголизосоме она должна быть разрушена. Различают O2-зависимые и O2-независимые механизмы цитотоксичности и бактерицидности фагоцитов.

Кислородонезависимая цитотоксичность . В области воспаления с нарушенной микроциркуляцией, гипоксией и аноксией фагоциты характеризуются ограниченной жизнеспособностью и активностью за счет гликолитического обмена веществ. Бактерицидность фаголизосом определяется кислыми значениями рН, содержанием ряда токсических катионных белков, кислых гидролаз и лизоцима. Активированные ПМН и макрофаги способны также к независимой контактной цитотоксичности. Она может быть обусловлена АЗКЦ или другими неспецифическими механизмами, направленными, например, на опухолевые клетки. О биохимических основах этого феномена пока не известно. Зависимая и независимая цитотоксичность проявляются преимущественно суммарно, однако ряд лизосомных гидролаз инактивируется свободными радикалами. Взаимное влияние различных лизосомных гидролаз, протеиназ, липаз, с одной стороны, и катионных белков вместе с ингибиторами ферментов - с другой, полностью охватить невозможно.

Механизмы бактерицидности гранулоцитов и макрофагов аналогичны. В зависимости от места локализации макрофаги могут действовать как противовоспалительно, так и вызывать воспаление. Эти эффекты обусловлены процессами секреции и синтеза.

Функции секреции и синтеза фагоцитов . Наряду с хемотаксисом и фагоцитозом секреция относится к фундаментальным функциям фагоцитов. Все 3 функции тесно связаны друг с другом, причем синтез и секреция необходимы для кооперации лейкоцитов с эндотелиальными клетками, активации тромбоцитов, регуляции эндокринных желез и гемопоэза . Кроме того, синтез белков в макрофагах и их секреция важны для системы свертывания крови, системы комплемента и кининовой системы. Следует выделить несколько процессов:

1) опустошение гранул или лизосом макрофагов и гранулоцитов;

2) синтез и секреция активных липидов;

3) синтез и секреция многочисленных белков у макрофагов.

Макрофаги синтезируют ряд факторов системы комплемента и сами несут рецепторы для некоторых продуктов активации этой системы. Особое значение для иммунной системы имеет синтез клетками макрофагальной системы интерлейкина-1, который, с одной стороны, индуцирует пролиферацию лимфоцитов, с другой - активирует синтез белков острой фазы в печени и способствует повышению температуры тела (эндогенный пироген).

Через синтез интерферона макрофаги регулируют резистентность организма к вирусной инфекции. Существенную роль в регуляции резистентности, осуществляемой макрофагами, играет синтез этими клетками колониестимулирующих факторов G-CSF, GM-CSF) миело- и моноцитопоэза костного мозга. Широкий спектр выполняемых макрофагами функций позволяет оценить их роль в патогенезе заболеваний, протекающих как с воспалительными проявлениями, так и без них. Сопоставление данных о свойствах макрофагов с информацией о других клетках системы резистентности и иммунной системы позволяет сделать вывод, что наши знания довольно ограничены. Использование методов молекулярной биологии и генной инженерии дает возможность получать продукты синтеза макрофагов в очищенном виде и в значительном количестве. К наиболее интересным из известных факторов макрофагов относят фактор некроза опухолей и интерферон . Благодаря своим свойствам макрофагальная система занимает центральное место в защите от бактериальных, вирусных и опухолевых заболеваний.