 |
|
Взаимодействие О2-зависимой и О2-независимой систем бактерицидности (бактериостатичности) в совершении киллинг эффекта фагоцитов
Конечное назначение фагоцитоза состоит в создании оптимальных условий для киллинга и цитолиза патогенов, т.е. в осуществлении внут- риклеточного цитолиза. Поэтому эффективность фагоцитоза обусловлена не столько поглощением патогена, сколько его разрушением внутри клетки. В зависимости от реализации бактерицидных свойств, различают завер- шенный и незавершенный фагоцитоз. Только первый отвечает своему био- логическому предназначению и может рассматриваться как эффективная защитная реакция — проявление врожденного иммунитета. Киллинг происходит в фаголизосомах фагоцитов. Фаголизосомы содержат факторы, разрушающие микроорганизмы (табл. 2.20). Выделяют несколько групп таких факторов:
· кислородзависимые факторы: активные формы кислорода; галоидсодержащие соединения;
· азотистые метаболиты
· ;кислород- и оксид азота-независимые факторы: факторы, обусловливающие локальное закисление; бактрицидные пептиды; катионные белки; ферменты; конкурентные ингибиторы метаболизма.
· Все эти факторы проявляют свою бактерицидную и литическую актив- ность преимущественно в фаголизосомах, в которые они поступают из лизосом (ферменты, пептиды) или генерируются de novo (активные формы кислорода и азота). Некоторые из бактерицидных факторов (NO и его мета- болиты) могут формироваться и действовать вне гранулярного аппарата клеток. Все бактерицидные факторы могут проявлять свою активность также за пределами клетки, куда они попадают в результате дегрануля- ции или других форм секреции.
Кислородзависимые факторы бактерицидности. В обеспечении киллинга фагоцитированных микроорганизмов наибо- лее важна роль производных кислорода. Главное событие в образовании кислородзависимых бактерицидных факторов — кислородный взрыв — быстрое (реализуемое за секунды) и высокопродуктивное осуществление цепи реакций, приводящих к образованию активных форм кислорода. Активные формы кислорода включают высокореактивные свободные радикалы, ионы кислорода и кислородсодержащих химических групп. Образование активных форм кислорода катализируется ферментом NADPH-оксидазой (NADPH — восстановленная форма никотинамиддинуклеотидфосфата), называемой также оксидазой фагоцитов (Phоx). В результате респираторного взрыва образуются мощные бактерицидные агенты: супероксидный анион (О2—), перекись водорода H202), синглетный кислород (1O2), гидроксильные радикалы (ОН—). Сочетание перекиси водорода, миелопероксидазы и ионов галогенов создает мощную систему галогенирования, приводящую к появлению крайне агрессивных вторичных метаболитов: гипохлорной кислоты (НОСl), хлорамина, продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ). Ключевым считается супероксидный анион, с которого берет начало каскад активных форм кислорода и сопряженных с ним феноменов.
Кислороднезависимые механизмы. При дисмутации супероксидного аниона потребляются ионы водорода и слегка повышается рН, это создает оптимальные условия для функционирования семейства катионных белков. Эти белки, имеющие высокую изоэлектрическую точку, разрушают бактериальную стенку за счет протеиназного эффекта и за счет непосредственного присоединения к поверхности микроорганизма. Низкие значения рН, устанавливающиеся после слияния фагосомы с лизосомами, лизоцим и лактоферрин представляют собой Кислороднезависимые бактерицидные и бактериостатические факторы, которые могут действовать в анаэробных условиях. Убитые микроорганизмы расщепляются гидролитическими ферментами, и продукты деградации высвобождаются из фагоцитарной клетки.
Разные формы реактивности фагоцитов обеспечиваются и проявляются нередко независимо друг от друга. При хроническом грануломатозе макрофаги и нейтрофилы в связи с дефектом цитохромов b—245 не способны образовывать активные метаболиты кислорода. Это сопровождается тем, что бактерии фагоцитируются, но не уничтожаются в клетках. Кроме того, известно, что многие микроорганизмы содержат в большом количестве каталазу и могут легко инактивировать продуцируемую фагоцитами перекись водорода. Фагоциты, дефектные по глюкозо—6—фосфатдегидрогеназе, не способны продуцировать активные метаболиты кислорода и защищать организм от бактериальных инфекций.
Закисление внутренней среды фаголизосомы . При эндоцитозе содержимое эндосом закисляется. Для ранних эндосом характерны слабокислые значения рН (6,0–6,5). Кроме того, кислая среда способствует активации большинства ферментов (особенно из азу- рофильных гранул), обладающих бактерицидной и бактериолитической активностью. Продукты, выделяющиеся при разрушении микроорганиз- мов, усиливают закисление.
Ферменты Как известно, сначала с фагосо- мами сливаются специфические гранулы, содержащие ферменты, активные при нейтральных и слабощелочных значениях рН (именно такой pH имеет среда фагосом на данном этапе): щелочную фосфатазу и лизоцим, входящие в группу катионных белков (см. далее). Азурофильные гранулы — допол- нительный источник лизоцима и лактоферрина. Из азурофильных гранул в фаголизосому поступают также нейтральные протеазы, объединяемые в группу серпроцидинов, — еще одних представителей катионных белков. Большинство сосредоточенных в фаголизосомах ферментов участвуют в расщеплении убитых микроорганизмов.
Катионные белки . В составе катионных белков преобладают щелочные аминокислотные остатки (что и определяет их катионность). Среди катионных белков есть как обладающие ферментативной активностью (лизоцим и серпроцидины), так и конкурентные белки, бактерицидное действие которых основано на связывании жизненно важных для патогенов веществ (лактоферрин, вита- мин В12-связывающий фактор). Лизоцим — катионный белок. Лизоцим — фермент, обладающий активностью мурамидазы. Лактоферрин — катионный белок, служащий маркером специфических гранул.
Бактерицидные, или антибиотические, пептиды — наиболее интенсивно изучаемые бактерицидные факторы многоклеточных. Выделяют несколько групп бактерицидных пептидов, из которых наиболее известны дефензины и кателицидины. Дефензины — катионные пептиды.
22.
ПЕРЕВАРИВАНИЕ ОФ.
Стадия переваривания возможна только в том случае, если фагоцитируемый объект утратил жизнеспособность.
Переваривание обусловлено выделением в фагосому содержимого лизосом фагоцита. Лизо-сомы содержат около 60 различных ферментов – гидролаз (протеазы, липазы, фосфолипазы, эластазы, коллагеназы, ДНК-азы, РНК-азы, амилазы, глюкозидазы и др.). В результате слияния лизосом и фагосом формируется фаголизосома, в которой происходит окончательная деградация компонентов чужеродного объекта.
Процесс, который заканчивается гибелью микроорганизмов или чужеродных агентов, называется завершенным фагоцитозом. Однако некоторые фагоцитированные микроорганизмы не погибают, например, гонококки, микобактерии туберкулеза и другие. Они не только сохраняют жизнеспособность, но и активно размножаются в лейкоцитах. Такой процесс называется незавершенным фагоцитозом или эндоцитобиозом. Он может возникать вследствие ферментативной недостаточности лейкоцитов, например, из-за их инактивации токсинами. Также возможен недостаточный или извращенный синтез ферментов, связанный с врожденными аномалиями (например миелопероксидазной системы); возможна устойчивость микробов к ферментам фагацитов. Итогом незавершенного фагоцитоза может стать генерализация инфекции (сепсис), в других случаях – персистенция инфекции и затяжное течение воспаления.
УМЕРЩВЛЕНИЕ ОФ,!!! После завершения поглощения объекта фагоцитоза сформировавшаяся фагосома сливается с первичными лизосомами, первичными азурофильными и вторичными специфическими гранулами фагоцитов, образуя при этом фаголизосому. Из гранул в фагосому попадает большое количество бактерицидных веществ и ферментов. Умерщвление (киллинг) микробов в фагосоме осуществляется двумя путями: кислород - зависимым и кислород - независимым.
Кислород - зависимая антимикробная система реализует свою функцию с помощью активных форм кислорода либо с участием фермента миелопероксидазы (миелопероксидазной системы), высокоактивной в отношении бактерий, грибов, микоплазм и вирусов. Взаимодействие миелопероксидазы и перекиси водорода сопровождается окислением галоидов и галогенизацией, заключающейся в йодировании, хлорировании или бромировании бактериальных компонентов (мембран микроорганизмов), что повышает проницаемость наружной мембраны и приводит к гибели бактерий. Благодоря миелопероксидазной системе фагоциты (главным образом нейтрофильные гранулоциты) способны уничтожать многие грамположительные и грамотрицательные бактерии и вирусы.
В случае несостоятельности миелопероксидазной системы, например при врожднном ее дефекте в нейтрофильных гранулацитах развивается тяжелая патология с нарушение фагоцитоза. При этом патогенные микроорганизмы активно захватываются фагоцитами но не погибают в них, а остаются живыми и способными к размножению. Это приводит к последующему разрыву такого фагоцита и выходу микроорганизмов из него и дальнейшему распространению в организме (незавершенный фагоцитоз и генерализация инфекции).
Кислород - независимый механизм умерщвления микроорганизмов включает освобождение из гранул лейкоцита в фагосому бактерицидных веществ:
· лизоцима, который расщепляет пептидогликаны клеточных мембран некоторых грамположительных бактерий;
· лактоферрина, который связывает железо (ростовой фактор для многих микроорганизмов) и тем самым оказывает микробостатическое действие;
· неферментных катионных белков, среди которых наиболее эффективными являются низкомолекулярные дефенсины. Эти белки не обладают ферментативной активностью, но содержат большое количество основных аминокислот (аргинина и лизина), обеспечивающих им положительный заряд, который противоположен заряду мембраны микроорганизмов. Это приводит к неспецифическому электростатическому взаимодействию с белками мембран микроорганизмов в результате которого изменяется структура мембран повышается их проницаемость и микроорганизмы становятся доступными воздействию на них лизосомных гидролаз.
Определенное бактерицидное действие оказывает закисление среды до рН 6,5 – 3,75 в фаголизосомах. Ацидоз также активирует лизосомные гидролазы, которые завершают деградацию умерщвленных бактерий. Микробоцидные системы действуют в кооперации и обладают надежностью и эффективностью.
23. Функционирование лейкоцитов в очагах острого и хронического воспаления.
(Спросите у ВВ, нужно ли описывать гранулему, как пример хронического воспаления. Если ДА – в конце файла!)
Воспаление - форма клеточного неспецифического иммунитета. Которая представляет собой локальную или системную, с одной стороны, патологическую, а с другой стороны, адаптационно-защитную реакцию, в результате которой организм ценой частичных утрат сохраняет себя как жизнедеятельную систему. Воспаление делят на острое и хроническое.
Эмиграция лейкоцитов связана с появлением в очаге воспаления специальных медиаторов хемоаттрактантов (эндогенные хемоаттрактанты: фрагменты активируемого при воспалении комплемента (С5а), лейкотриен В4, фактор активации тромбоцитов и каликреин). Нейтрофилы в процессе активации высвобождают хемотаксические факторы для моноцитов. Тем не менее порядок эмиграции клеток в очаге воспаления может изменяться. Лимфоциты могут первыми эмигрировать при вирусной инфекции и туберкулезе, а эозинофилы – при аллергических реакциях.
Острое воспаление – первыми эмигрируют нейтрофилы (в первые 6-24 ч). Через 24-48 ч наиболее активно эмигрируют моноциты, а лимфоциты немного позднее. Регулирующую функцию выполняют все виды гранулоцитов: эозинофилы, нейтрофилы и базофилы.
"Закон эмиграции" Мечникова или "стадии клеточной реакции при воспалении":
1) полинуклеарная (нейтрофилы и эозинофилы) до 2 суток,
2) мононуклеарная (моноциты и лимфоциты) до 5-6 дней,
3) фибробластическая, характеризуется скоплением в очаге воспаления гистиоцитов и фибробластов.
Причина:
1. Нейтрофилы более чувствительны к влиянию хемотоксинов.
2. Иной механизм эмиграции у моноцитов: моноцит внедряется в тело эндотелиальной клетки в виде большой вакуоли, проходит через её тело и выходит наружу, а не через межклеточные щели.
Нейтрофилы.
Роль нейтрофилов в очаге воспаления:
1. Появляются в очаге воспаления через 10 мин. после начала реакции воспаления.
2. Количество нейтрофилов достигает максимума через 4 – 6 час. после начала воспалительной реакции.
3. Фагоцитоз бактерии, продуктов распада, чужеродных частиц.
4. Поставка ферментов, катионных белков, активных форм кислорода.
5. Разрушение нейтрофилов – их остатки есть стимул для поступления и активности моноцитов.
Активация нейтрофилов предусматривает необратимые изменения функции и структуры: повышение адгезивности, появление способности к хемотаксису, фагоцитоз, внутри- и внеклеточный лизис поврежденных тканей, которое сопровождается выделением биологически активных продуктов расщепления, а также свойство выделять биооксиданты.
Нейтрофилы способные в очаге воспаления образовывать большое количество перекиси водорода и активных форм кислорода. Этот процесс называется “респираторный взрыв” и считается мощном механизмом уничтожения микроорганизмов (аэробов), разрушения окружающих тканей и самых нейтрофилов, которые гибнут в этих условиях.
Экстрацелюллярная секреция веществ способствует саморегуляции процесса воспаления.
Моноциты и тканевые макрофаги считаются ключевыми клетками сложного межклеточного взаимодействия в очаге воспаления. Моноциты находятся в крови до 3 суток, уходят в ткани и находятся в них около 10 дней. Часть их дифференцируется в оседлые тканевые макрофаги, часть находится в неактивном состоянии и может вновь активироваться. Поэтому моноциты называют клетками многоразового пользования.
Роль моноцитов в очаге воспаления:
1.Появляются в очаге воспаления через 16 – 24 час. после начала реакции воспаления.
2.Количество моноцитов достигает максимума через 72 час после начала.
3.Постепенно трансформируются в макрофаги: - увеличивается объём цитоплазмы и органелл; - увеличивается количество митохондрий и лизосом; - образуются фаголизосомы;
- образуется медиаторы воспаления; - в результате активируется фагоцитоз!
Эмиграция и активизация моноцитов зависит от предыдущего выхода нейтрофилов. Вся масса клеток, которая накапливается в очаге воспаления, образует воспалительный инфильтрат. Этот инфильтрат есть причина припухлости в очаге воспаления.
Макрофаги не только способны фагоцитировать инородные агенты или поврежденную ткань, но и стимулировать специфические механизмы защиты организма – иммунный ответ. Фагоцитоз инородного объекта осуществляется благодаря электростатическому взаимодействию и наличию на цитолеммальной мембране специфических рецепторов: рецепторы к Fc-фрагменту Ig G – обеспечивают иммунное связывание и поглощение частичек, которые окружены этим иммуноглобулином, а также иммунных комплексов; рецепторы другого типа – для связывания С3 компонента системы комплемента. Связывание и поглощение частиц вызывает стимуляцию окислительных процессов в фагоците и выделение бактерицидных продуктов (лизосомальных ферментов, катионных неферментных белков). Все это обеспечивает уничтожение патогенного агента.
Лимфоцит. Важной клеткой, которая определяет завершение воспаления, в особенности спровоцированного вирусной инфекцией, является лимфоцит. Попаданию лимфоцита из крови в очаг воспаления способствуют монокины (биологически активные вещества, которые секретируются макрофагами). Одним из необходимых компонентов воспаления является активация иммунной системы, которая сопровождается взаимодействием фагоцитов, в частности макрофагов, с Т- и В-лимфоцитами и активацией системы комплемента. Образование антител и соединение с антигенами, которые или попадают в организм и вызовут воспаление, или образуются при повреждении тканей, способствует элиминации инородного агента из организма. Известно, что все эффекторные клетки воспаления имеют Fc-рецепторы иммуноглобулинов и С-рецепторы комплемента.