Что такое фагоциты и какова их роль в организме

Содержание:

В фагоцитоз Это процесс, в котором клетки «захватывают» различные вещества и молекулы из окружающей их среды благодаря образованию инвагинаций плазматической мембраны, которые образуют внутриклеточные везикулы, известные как эндосомы. Фагоцитоз вместе с пиноцитозом и рецепторно-опосредованным эндоцитозом составляют три типа эндоцитоза.

Пиноцитоз связан с приемом жидкости и малых молекул, в то время как рецептор-опосредованный эндоцитоз включает связывание определенных молекул с белками мембранных рецепторов. Фагоцитоз считается формой еды, поскольку он связан с приемом внутрь больших молекул, других клеток или «мусора» из других клеток.

В многоклеточных организмах, таких как растения, животные и грибы, не все клетки обладают способностью поглощать внешние элементы, что означает, что для этой цели существуют некоторые специализированные клетки, известные как «фагоцитарные клетки».

Фагоцитарные клетки распределены по всем тканям организма и выполняют разные функции. Макрофаги — хороший пример фагоцитарных клеток иммунной системы, функция которых — защищать нас от микроорганизмов, попадающих в наш организм.

Процесс фагоцитоза не имел бы смысла в эукариотических клетках без существования внутриклеточной органеллы, называемой лизосомой, поскольку именно там питательные вещества из материала, вызывающего фагоцитоз клеток, «обрабатываются» или «перевариваются».

Фагоцитоз также известен как «гетерофагия» (заглатывание внеклеточных соединений), поскольку он отличается от «аутофагии», которая является нормальным процессом, происходящим в лизосомах практически всех эукариотических клеток.

Стадия пищеварения

Лизосомы присоединяются к фагосоме, содержащей фагоцитарный объект. Эти органеллы содержат все ферменты, необходимые для расщепления углеводов, белков, жиров и нуклеиновых кислот. В еще неактивной форме они попадают в вакуоль фагоцитов. 

Пищеварительная вакуоль образуется при pH около 5,0, близком к оптимальному для лизосомальных ферментов. Активируются лизосомальные ферменты, и фагоцитарный объект постепенно переваривается. Во время стадии пищеварения проницаемость мембраны фагосомы увеличивается, содержимое фагосомы ускользает в цитоплазму, и микрофаг умирает (этому процессу способствует ацидоз). В этом случае фагоцитарный микроорганизм также может сохранять жизнеспособность.

И.И. Мечников — ученый

Жизнь выдающегося ученого И.И. Мечникова была далеко не безоблачной. Между успехами, отличной учебой, наградами находилось место для непонимания коллег и личных трагедий.

Закончивший за 2 года Харьковский университет, находящийся под большим впечатлением от теории эволюции, обуреваемый идеями молодой ученый несколько лет изучал эмбриологию в Европе.

1867 год приносит Илье Мечникову и его другу Александру Ковалевскому премию Эрнеста Баера. В этом же году успешно проходит защита его диссертации.

В 1868 году он женится на больной туберкулезом женщине с целью вылечить ее. Надежды ученого не оправдываются. Жена умирает в 1873 году в Женеве. Смерть близкого человека вгоняет ученого в глубокую депрессию, сопровождающуюся настойчивым желанием покончить с собой. Спасает только передозировка морфия, которая вызвала сильнейшую рвоту.

Во второй раз И.И. Мечников пытается получить сильное переохлаждение и, как результат, смерть от простуды. Выводят его из депрессии во время «холодной» прогулки научные рассуждения о теории эволюции ночных бабочек – поденок.

Далее следует преподавательская работа в Одесском университете, вторая женитьба, попытка найти профессорское место в Петербургском университете и Медицинско — хирургической академии, работа в Новороссийском университете.

В 1881 году И.И. Мечников уезжает за границу. На этот раз — это Италия, город Мессины.

Именно здесь он начинает интересоваться и изучать пищеварение внутри клетки. В декабре 1882 года формируется его теория фагоцитоза.

В 1883 году на 7-м съезде врачей И. И. Мечников читает доклад «О целебных силах организма». В результате – аплодисменты и отрезвляющий «холодный душ» от признанного «авторитета» естественноиспытательной науки Роберта Коха: «Выводы Мечникова являются плодом его размышлений, а не научного доказательства».

Новая теория «наградила» ученого как множеством почитателей, так и огромным количеством авторитетных недоброжелателей. Борьба двух разных подходов к проблеме иммунитета была настолько острой, что несколько раз И. И. Мечников высказывал желание покончить жизнь самоубийством.

В 1886 году в Одессе И. И. Мечников создает первую в Российской империи Бактериологическую лабораторию. Работы над изучением действия фагоцитов на микробы тифа, холеры, сибирской язвы были свернуты из-за обвинения, что у ученого нет медицинского образования.

Поддержал его теорию французский естествоиспытатель Луи Пастер, который в 1889 году предоставил И. И. Мечникову лабораторию в своем институте. Французские коллеги были поражены трудолюбием и стремлением к познанию у русского ученого. В институте Пастера он проработал до 1916 года.

Именно в Париже И. И. Мечников изучает такие заболевания, как азиатская холера, сифилис, возможности их вакцинации и химиотерапии.

В 1908 году И. И. Мечников после опубликования труда «Иммунитет при заразных заболеваниях» и один из его оппонентов Эрлих получили Нобелевскую премию за изучение иммунитета. Ученый мир вынужден был признать, что обе основные теории развития иммунитета верны и дополняют друг друга.

Доказательству своей теории фагоцитоза И. И. Мечников посвятил более 25 лет жизни.

Спасение от фагоцитоза и биологических последствий

В случаях персистенции микроорганизмами (бактериями или вирусами) происходит частичное переваривание с презентацией антигенных пептидов молекулами класса II MHC .

Размножение микроорганизма:

• предотвращает слияние лизосом ( Listeria , Legionella , Chlamydia , Mycobacterium tuberculosis , Toxoplasma );
• который выживает в фаголизосоме ( сальмонелла );
• который покидает фагосому в направлении цитоплазмы, где она размножается ( Listeria , Shigella ).

Во всех случаях макрофаг должен быть активирован: это роль клетки Th1, которая через секрецию интерферонов активирует «смущенный» макрофаг.

Как происходит фагоцитоз

В основе явления фагоцитоза стоит внутриклеточное пищеварение или поглощение инородных тел клетками крови (фагоцитами), изучению которого И. И. Мечников посвятил большую часть своей жизни. Именно он — тот человек, кто открыл явление фагоцитоза, как он осуществляется в клетках любого живого организма. Существует несколько стадий развития:

• закрепление фагоцита на постороннем объекте;
• поглощение объекта;
• разрушение (переваривание) постороннего объекта внутри фагоцита;
• выброс непереваренных частиц.

Фагоциты работают в одной команде с клетками, которые ставят метки на вредоносные или чужие в крови объекты, а также сообщают об опасности лейкоцитам, призывая их на помощь.

В настоящее время имя того, кто открыл явление фагоцитоза, ни у кого не вызывает сомнений. Круг научных интересов И. И. Мечникова был обширен – зрелый возраст побудил ученого изучить причины старения и смерти.

Изучая свои собственные седые волосы, И. И. Мечников доказал, что фагоциты кроме уничтожения вредоносных бактерий очищают организм от ненужных отмерших клеток.

Преданность науке он доказал тем, что, даже умирая от сердечной недостаточности, диктовал записи о своих ощущениях. Все для науки, даже смерть.

Роль макрофагов в воспалительном процессе

Макрофаги начинают участвовать в фагоцитозе позже микрофагов. Макрофаги также более устойчивы к гипоксии и ацидозу, например, моноциты жизнеспособны даже при pH 5,5. 

В очаге воспаления макрофаги выполняют несколько функций:

• Фагоцитируют бактериальные остатки, оставшиеся после эвакуации гноя и продуктов распада тканей – очищающая функция;
• Высвобождают лизосомальные ферменты – гиалуронидазу, аминопептидазу и др;
• Синтезируют компоненты системы комплемента и простагландины. 

Взаимодействие макрофагов и лимфоцитов при хроническом воспалении

В то же время воспаленная тканевая среда также стимулирует образование фибробластов и фиброцитов. Постепенно появляется новая, богатая сосудами грануляционная ткань.

Фагоцитоз стимулируется продуктами повреждения тканей – внутриклеточные белки, ферменты, полипептиды, аминокислоты, электролиты и т. д., биологически активными веществами, половыми гормонами, тироксином, адреналином, лихорадкой. Но подавляется недостатком стимулирующих факторов, глюкокортикоидов, гликолортикоидов, ацетилхолина, ацетилхолина. 

Фагоцитоз

Считается, что клетки плаценты и злокачественные опухоли способны секретировать вещество, которое подавляет функцию макрофагов, иммунологические реакции лимфоцитов и эмиграцию лейкоцитов, что приводит к значительному ослаблению или даже прекращению воспаления.

Объекты, которые фагоциты не могут переваривать, остаются в этих клетках в течение длительного времени и покрываются тонкой пленкой аминополисахаридов. После гибели фагоцитов они повторно фагоцитируются или выводятся из организма. Процесс, при котором фагоцит после переваривания высвобождает часть продуктов своего фагоцитоза в окружающую среду, называется экструзией.

Фагоцитоз – не единственный в организме механизм борьбы с воспалением. Большинство микроорганизмов погибают в условиях ацидоза, а также от ферментов, высвобождаемых во время гибели клеток и функционирования иммунокомпетентной системы. 

Нейтрофилы во внеклеточном пространстве секретируют катионные белки, которые могут убивать ферменты без ферментов и фагоцитоза. Таким образом, воспалительные очаги постепенно избавляются от микроорганизмов и мертвых клеток.

Общие Соображения

Фагоциты

Все клетки, называемые фагоцитами , способны к фагоцитозу. Наблюдения in vitro показали, что многие типы клеток могут при определенных условиях вести себя как фагоциты. Это, например, случай с фибробластами , эпителиальными клетками или эндотелиальными клетками . Однако фагоцитоз в основном вызывается так называемыми «профессиональными» фагоцитами. Этот квалификатор проистекает из их значительно более высокой скорости фагоцитоза, а также из-за адаптации их внутреннего молекулярного механизма к этому процессу интернализации. Эти «профессиональные» фагоциты относятся к категории лейкоцитов . Мы различаем, в частности, макрофаги , нейтрофилы и дендритные клетки . Исследования молекулярных и механических основ фагоцитоза в основном касаются первых двух.

Морфологическое разнообразие фагоцитоза

Фагоцитоз обычно представлен в литературе как образование выступа мембраны в виде чашечки, фагоцитарного разреза, которое формируется на уровне контакта фагоцита и фагоцитарной мишени. Однако деформации мембран, приводящие к фагоцитозу, имеют очень различную морфологию в зависимости от мишени и природы задействованных лигандов и фагоцитарных рецепторов .

• фагоцитарный разрез: это наиболее классически описываемая форма. Он образуется, например, после обнаружения константного фрагмента (Fc) иммуноглобулинов G (IgG) рецепторами для константного фрагмента (FcR), переносимого фагоцитом. Он представляет собой пьедестал в месте первоначального контакта между фагоцитом и мишенью и «чашечку», собственно фагоцитарную секцию, края которой постепенно охватывают всю мишень;
• Мембранные морщины ( рябь ): фагоцитоз ниже молекулы комплемента C3bi (обнаруживаемый рецептором комплемента CR3) способствует образованию мембранных «  складок  »: рябь на плазматической мембране, которая может заканчиваться закрытием фагоцитарной мишени;
• Фагоцитоз без выступов мембраны: новаторские микроскопические наблюдения сообщили о фагоцитозе без выступов, при котором фагоцитарная мишень, казалось, «перетекала» в клетку, например, в контексте фагоцитоза ниже комплемента C3bi или при пассивном фагоцитозе (без использования фагоцитарных рецепторов или лиганды, только из-за гидрофобности мишени);
• «спиральный» фагоцитоз: особый случай, наблюдаемый при фагоцитозе определенных патогенов. Клеточная мембрана обвивается вокруг себя, образуя спираль;

Физико-химические причины, а также функциональные последствия (эффективность, скорость и т. Д.) Этого разнообразия все еще мало известны.

Разнообразие пар фагоцитарный рецептор / фагоцитарный лиганд

Фагоцитоз отличается от других способов поглощения клетками необходимостью контакта между фагоцитом и его мишенью. Описаны случаи пассивного фагоцитоза. В этом случае физико-химические свойства пары мишень / фагоцит (электрические заряды, гидрофобность) достаточны для пассивного включения мишени. С другой стороны, в большинстве случаев речь идет об активном фагоцитозе, когда процесс инициируется только после спаривания одного или нескольких фагоцитарных рецепторов (переносимых фагоцитом) и одного или нескольких лигандов (переносимых фагоцитом). Мишень). Этот активный фагоцитоз имеет следствием введение понятия специфичности фагоцитоза. Среди случаев активного фагоцитоза различают те, в которых мишень уже имеет лиганды, и те, в которых лиганды прикрепляются к мишени в результате внешних химических реакций, что называется опсонизацией. Наиболее известным примером опсонизации является роль антител IgG  : только когда IgG связывается со своей мишенью, рецепторы FcR на поверхности фагоцитов могут присоединяться к нему и запускать процесс фагоцитоза.

Всегда ли фагоциты полезны

Действие фагоцитов вследствие некоторых факторов может быть пагубным для человека. К таким условиям относятся плохая экология, постоянные стрессовые ситуации и др.

В механизмах работы клеток-защитников происходят сбои. Примером нарушения деятельности фагоцитов служит группа аутоиммунных заболеваний, развитие которых имеет следующее объяснение. Данный вид недугов возникает, когда иммунные клетки начинают воспринимать собственные клетки организма в качестве вредоносных объектов. Происходит фагоцитоз тканей почек, суставов, частей сердца. Как следствие, ускоряется процесс старения организма.

Чтобы избежать подобного рода болезней, стоит придерживаться здорового питания, вести активный образ жизни, не иметь вредных привычек и поддерживать нормальную работу иммунной системы.

Механизмы уничтожения чужеродных агентов

Кислородозависимый внутриклеточный фагоцитоз

При осуществлении захвата патогена увеличивается потребность организма в кислороде, поскольку именно из него образуются перекись водорода и гидроксильные радикалы. Эти активные формы обладают способностью к разрушению микроорганизмов благодаря своим токсичным свойствам. 

Кислородонезависимый внутриклеточный фагоцитоз

Существуют пути ликвидации вредоносной частицы, не зависящие от кислорода. Они считаются менее действенными. Характерной особенностью кислородонезависимый способ фагоцитоза является использование:

• электрически заряженных белков, повреждающих мембрану клетки;
• лизозимов, разрушающих стенку бактерицидной клетки; 
• лактоферринов, удаляющих из патогенов железо;
• протеаз и гидролаз, которые участвуют в переваривании белков разрушенных вредителей.

Внеклеточный путь фагоцитоза

Активизированные макрофаги выделяют оксид азота. На первом этапе происходит внутриклеточный синтез этого вещества. Затем после контакта клетки-поглотителя с агрессором оксид азота высвобождается. Рост опухоли стимулирует выброс цитокинов, осуществляющих борьбу с раковыми клетками. 

Функции фагоцитов

Фагоциты – незаменимое звено иммунной системы. Анализируя главные характеристики разных типов фагоцитарных клеток, можно решить, что их основная задача – защищать от инфекции. Но это далеко не единственная их функция. Они «пожирают» (процесс фагоцитоза) твердые частицы, которые в человеческом организме являются патогенными, очищают кровь, поддерживают здоровье внутренних органов и выполняют еще множество полезных функций.

1. Защита от чужеродных тел

Чтоб понять, как фагоциты выполняют эту функцию, достаточно вспомнить, что происходит, когда вонзается заноза. Если ее сразу не удалить, то вокруг инородного тела образуется очаг воспаления и нагноения, а через некоторое время гной вместе с занозой вырывается наружу. Гной – это отмершие фагоциты, которые таким образом обеспечили защиту от загрязнения инородным телом здоровой ткани организма.

2. Защита от опухолей

Известно, что в результате множества подтвержденных и подозреваемых факторов в организме человека происходят нарушения, которые приводят к неконтролируемому делению и росту клеток, который может быть как доброкачественного, так и злокачественного характера. Иммунная система играет важную роль в противоопухолевой защите: фагоциты немедленно отыскивают перерожденные клетки и уничтожают их, предотвращая таким образом онкологические заболевания.

3. Участие в процессе апоптоза

В среднем организм взрослого человека – это примерно 100 триллионов клеток, среди которых некоторые живут несколько суток, другие являются «долгожителями» и живут по несколько лет. Ежедневно гибнет около 70 миллиардов клеток, которые удаляют макрофаги. При естественной гибели клеток, они выделяют некие вещества, на которые реагируют фагоциты и уничтожают старые клетки. Этот процесс называется апоптозом.

4. Защита от болезней

Фагоцитарные образования способны предотвращать заболевания, которые не связаны с инфекцией, опухолью или другими факторами, интересными для фагоцитов. Например, при атеросклерозе макрофаги участвуют в замедлении прогрессии заболевания. Когда холестерин откладывается в эндотелии сосудов, макрофаги «поедают» частицы жира и вместо него образуются так называемые пенистые клетки. Но фагоцитарные клетки не способны полностью уничтожать липопротеины, поэтому холестериновые бляшки продолжают образовываться на стенках сосудов, хотя в некоторых случаях и несколько медленнее.

5. Поддержка функций иммунной системы

Фагоцитарные клетки обладают способностью повышать активность друг друга, а также других агентов иммунной системы. Кроме того, фагоциты выделяют специфические вещества, которые стимулируют костный мозг на выработку клеток иммунной системы.

6. Способствуют восстановлению тканей

Фагоциты также могут участвовать в формировании тканей при их повреждении за счет образования рубцовых клеток (фибробластов). В результате в месте повреждения появляется «латка» в виде рубца. Этот процесс происходит не только при внешних повреждениях кожи. Фибробласты незаменимы для рубцевания язвы органов ЖКТ и заживления миокарда в постинфарктный период.

Виды фагоцитов

Моноциты

Определение

Мононуклеарные фагоциты — это подвид лейкоцитов, содержащихся в человеческой крови. Они отвечают за защиту возбудителей, проникнувших в кровь.

Моноциты не просто уничтожают агрессоров, но и «знакомят» с ней всю иммунную систему. Таким образом, иммунитет активизируется для борьбы именно с этим патогеном.

Кроме того, данный вид фагоцитов может выработаться в костном мозге, проникнуть в кровеносное русло. После нахождения в нем до 2 суток моноциты готовы к работе в тканях, куда происходит их перенос. Там мононуклеарные фагоциты преобразуются в следующую разновидность — макрофаги.

Макрофаги

Макрофаги также относятся к системе мононуклеарных фагоцитов. По сравнению с моноцитами, они менее подвижны в обычных условиях. Однако при возникновении воспалительных процессов, они направляются к очагу воспаления, где атакуют инородное тело и уничтожают вредителя. Погибшие в борьбе с «врагом» макрофаги покидают организм в виде гноя.

Нейтрофилы

Клетки-защитники данного типа в большом количестве присутствуют в крови человека и составляют от 50 до 75 % всех лейкоцитов. Срок жизни нейтрофил — 5 дней. Главная их задача заключается в охране организма от чужеродных объектов. Если вредитель проник в организм, эти фагоциты транспортируются из крови в «центр событий». Нейтрофилы идентифицируют «вражеского агента» и уничтожают его. Так же, как и макрофаги, погибшие нейтрофилы выходят из организма в виде гнойных клеток.

Дендритные клетки

Этот вид фагоцитов расположен на человеческих тканях ближе к полостям органов (под слизистой желудка, в легочной альвеоле, слизистой носа и т.д.), где происходит их созревание. Название дендритных клеток исходит из их внешнего сходства с формой дерева: длинные отростки образуют ветвистую структуру клетки.

Созревшие дендриты мигрируют в места скоплений лимфоцитов и макрофагов, повышая их активность при взаимном контакте.

Лаброциты

Эти фагоциты имеют второе название — тучные клетки. Подобно дендритам, они увеличивают эффективность клеток иммунной системы, с которыми взаимодействуют. Кроме того, лаброциты способны поглощать грамотрицательные бактерии. Но главной задачей тучных клеток является запуск реакции воспаления, служащую сигналом тревоги, чтобы другие фагоциты начали борьбу с агрессором.

Непрофессиональные фагоциты

Эта группа включает защитные клетки, которые не обладают свойством презентации антигенов, то есть они не могут «знакомить» другие клетки с патогеном. В качестве фагоцитов данного вида могут выступать клетки кожи, части соединительных тканей, сетчатка глаза и яйцеклетки некоторых животных. 

Этапы фагоцитоза

1. Хемотаксис. Инородная частица, проникнувшая в организм, выделяет хемоаттрактанты. Эти частицы дают сигнал иммунной системе о наличии вредоносного объекта. Запускается процесс биохимических реакций.  Сначала в кровь выбрасываются соединения, которые вызывают воспалительный процесс. Старт воспаления активизирует фагоциты. Нейтрофильные гранулоциты (подвид лейкоцитов), «почувствовав» присутствие хемоаттрактантов, совершают выход из крови в ткани, чтобы отправиться к очагу воспаления. Проникновение агрессора в организм запускает процесс, подобный эффекту домино: включается множество физиологических явлений клеточного и субклеточного рода. Их количество исчисляется сотнями. 
2. Адгезия. После того, как клетки поглощения приблизились к патогену, они протягивают к вредителю свои отростки, связываются с ним и идентифицируют его. Процесс захвата не происходит мгновенно, поскольку фагоциты должны убедиться, верно ли они распознали вредоносного агрессора с помощью своих рецепторов. 
3. Активация мембраны. Третья по последовательности стадия характеризуется подготовкой мембран на поверхности клеток-защитников к обволакиванию и ликвидации патогена.
4. Погружение. Мембрана, представляющая собой пластичную субстанцию, при контакте с чужеродным объектом меняет форму. Сначала фагоцит протягивает к вредителю отростки, затем растекается вокруг, наползает на инородную частицу и поглощает ее.
5. Образование фагосомы. Фагосома представляет собой пузырек внутри клетки-защитника. Он образуется в результате полного захвата «чужака» и наружного замыкания мембраны. Патоген остается блокированным внутри фагосомы.
6. Формирование фаголизосомы. Параллельно с предыдущими стадиями фагоцитоза, внутри клетки-поглотителя активизировались органеллы (лизосомы с «пищеварительными» ферментами клетки). Сразу после захвата вируса эти органеллы подходят к плененной частице. Происходит слияние мембран лизосом с оболочкой фагосомы. Содержимая в органелле жидкость изливается в пузырь. Таким образом, лизосомы представляют собой оружие против вредоносного объекта.
7. Киллинг. Под воздействием органеллы захваченная частица переваривается. Затем пузырь, в котором был заблокирован агрессор, расщепляет его.
8. Удаление продуктов расщепления. На этом этапе происходит чистка организма от остатков уничтоженного патогена. Мешочек с расщепленным вредителем приближается к внешней мембране фагоцита и соединяется с ней. Так происходит удаление остатков поглощенной инородной частицы из клетки. Фагоцитоз на этом завершается.

Оседание

Этап фагоцитации объекта – путь инвагинации. Сначала фагоцит образует углубление, а затем фагосому – вакуоль, содержащую объект, подлежащий фагоцитозу. НАДН-зависимая оксидаза в мембране фагоцитов активируется до образования фагосом; в результате O2 превращается в O 2 ~ (супероксид-анион) и образуется H 2 O 2. 

Эти продукты обладают бактерицидным действием, а также вызывают образование свободных радикалов. Под действием пероксидаз и каталаз H 2 O 2 расщепляется и высвобождается молекулярный O 2. Свободные радикалы и активный молекулярный O 2 действуют на мембрану фагоцита и объект, подлежащий фагоцитозу, активируя перекисное окисление липидов. 

Липопероксиды и свободные радикалы неустойчивы к лизосомным мембранам и способствуют высвобождению лизосомальных ферментов.

Макрофагоциты (моноциты и макрофаги)

Моноциты – это лейкоцитарные клетки, составляющие 4-11% от общего числа клеток крови. Они самые большие представители белой крови (10-12 мкм в диаметре). Внутри находится множество лизосом, что обуславливает их фагоцитарную активность.

Благодаря своим размерам моноциты уничтожают чужеродные тела большой величины, на что другие клетки не способны. Продолжительность жизни моноцитов составляет около 2-4 дней, после чего они не гибнут, а проникают через сосудистую стенку в ткани, где преобразуются в макрофаги-гистиоциты.

Макрофаги есть везде, во всех органах и тканях организма, оснащены выростами — псевдоподиями, которые необходимы при захвате чужеродных клеток, основная масса цитоплазмы заполнена лизосомами и фагосомами. Важная функция макрофагов — секреция лизоцима (бактерицидного средства).

Множество клеток в нашем организме каждый день отмирают – это естественный физиологический процесс, продукты апоптоза также поглощаются и растворяются внутри фагоцитов.

Процесс

Обычно он делится на три фазы: прилипание, прием внутрь и переваривание — этот последний этап не является систематическим.

Первой описанной функцией макрофагов является их способность к фагоцитозу, то есть фагоцитарные клетки способны связывать через молекулы с определенной поверхностью определенные компоненты, распознаваемые на поверхности микроорганизмов, паразитов или клеток.

Теперь известно, что фагоцитированная частица окружена псевдоподиями клетки, образуя новую внутриклеточную вакуоль , «  фагосому  ». В зависимости от типа клеток и условий фагоцитоза другие источники, помимо плазматической мембраны, могут обеспечивать мембрану фагосомы. Это рециркулирующие эндосомы и эндоплазматический ретикулум .

Основными рецепторами макрофагов, участвующими в процессах фагоцитоза, являются рецепторы опсонина (рецепторы комплемента в Fc-части иммуноглобулинов ), CD14 и рецептор маннозы-фукозы.

Связывание микроорганизма или любой другой частицы с поверхностной молекулой макрофага приводит к возникновению сигнального каскада, регулируемого в основном процессами фосфорилирования . Эта передача сигналов приводит к глубоким изменениям в цитоскелете клетки с накоплением F- актина под плазматической мембраной.

Долгое время считалось, что фагоцитоз — единственная функция фагоцитов, и что эти клетки имеют единственную миссию — служить сборщиками мусора для элементов, чуждых нашему организму. Сегодня стало ясно, что полиморфно-ядерные клетки, такие как фагоциты, способны выполнять множество других функций, помимо функции фагоцитоза, который их определяет.

Таким образом, эти клетки способны синтезировать, секретировать метаболиты, действующие на другие типы клеток, разрушать, не включая их, опухолевые клетки, определенных паразитов, а также нормальные или опухолевые клетки, сенсибилизированные антителами.

Членство

Это стадия, во время которой мембрана фагоцитарной клетки прилипает к частице, которую она проглотит. Этот шаг выполняется благодаря лектинам (сложным глюкозам), которые находятся на поверхности инородного тела. Между мембранными гликопротеинами иммунных клеток и инородным телом образуются связи. Адгезии также способствует опсонизация инородных тел.

Проглатывание

Долгое время считалось, что фагоцитоз происходит за счет инвагинации (сворачивания) мембраны вокруг частицы и вторичного образования фагоцитозной вакуоли или фагосомы . Теперь известно, что фагоцитированная частица окружена псевдоподиями клетки между этими псевдоподиями, образуется новая внутриклеточная вакуоль — фагосома . В зависимости от типа клеток и условий фагоцитоза другие источники, помимо плазматической мембраны, могут обеспечивать мембрану фагосомы. Это рециркулирующие эндосомы и эндоплазматический ретикулум.

Пищеварение

Внутри этой фагосомы судьба частицы может быть трех типов:

• Переваривание после соединения и слияния лизосом с мембраной фагосомы, таким образом, образуя фаголизосому, из которой будут выливаться различные ферменты и, в зависимости от их специфичности, атаковать различные составляющие частицы или микроорганизма.
• Устойчивость наблюдается в отношении трудноразлагаемых частиц, а также у некоторых микробов.
• Интрацитоплазматическое размножение (относительно внутренней части цитоплазмы), которое характерно для некоторых разновидностей паразитов или вирусов, бактерий, вызывающих особо вирулентные инфекции, такие как бруцеллез и туберкулез.

Чаще всего фагоцитоз сопровождается резким увеличением потребления клетками кислорода . Действительно, связывание экзогенной частицы с ее мембранным рецептором вызывает активацию НАДФН-оксидазы , которая переносит электроны от НАДФН к молекулярному кислороду. Образовавшиеся активные формы кислорода (H ₂ O ₂, Радикалы OH • и O ₂ ) обнаруживаются в высокой концентрации в фагосоме, где они оказывают токсическое действие на фагоцитированные микроорганизмы. Кроме того, некоторые макрофаги после индукции NO-синтазы способны продуцировать нитраты, в частности монооксид азота , путем окисления азотистых колец L- аргинина . Оксид азота, который выделяется при заражении макрофагов бактериями, дрожжами , паразитами или грибами , способствует уничтожению этих организмов.

На этапе пищеварения происходит активация лизосом , в результате чего образуется фаголизосома . Различные ферменты выливаются наружу и, в зависимости от их специфичности, атакуют различные составляющие частицы или микроорганизма для полного переваривания.

Общая характеристика фагоцитов

Фагоцитоз был впервые описан русским ученым Ильей Ильичем Мечниковым более 100 лет тому назад. Ученый, наблюдая за плоскими червями и личинками морских звезд, обнаружил у них удивительное свойство: не имея рта, они способны поглощать и растворять разные вещества. В ходе наблюдения биолог предположил, что это свойство особых клеток, которые содержатся в этих организмах. Оказалось, что эти клетки быстро перемещаются внутри личинок и поглощают все, что попадает в организм. Причем выявленные клетки способны поглощать не только пищу. Мечников вонзил в тельце личинки морской звезды маленькую деревянную занозу и начал наблюдать в микроскоп за поведением удивительных клеток. Вскоре они скопились вокруг занозы и начали ее пожирать. Эти «прожорливые» клетки и есть фагоциты, их название происходит от греческих слов, которые так и переводятся – «пожирать».

В ходе дальнейших исследований было обнаружено, что фагоциты продуцируются костным мозгом, содержатся в организме всех животных и человека, концентрируются в крови и почти всех тканях, в нашем организме они представлены в нескольких видах.

Что такое фагоцитоз?

Фагоцитоз – это процесс, при котором клетка связывается с необходимой частицей на поверхности, а затем обволакивает и погружает ее в внутрь. Процесс фагоцитоза часто происходит, когда клетка пытается уничтожить что-то, например вирус или инфицированную клетку, и часто используется клетками иммунной системы.

Фагоцитоз не произойдет, если клетка не находится в физическом контакте с частицей, которую она хочет поглотить. Рецепторы клеточной поверхности, используемые для фагоцитоза, зависят от типа клетки. Это самые распространенные из них:

• Рецепторы опсонинов: используются для связывания бактерий или других частиц, которые были покрыты иммуноглобулиновыми G (или IgG) антителами иммунной системой. Иммунная система покрывает потенциальные угрозы в антителах, чтобы другие клетки знали, что их нужно уничтожить. Также, иммунная система может использовать группу сложных белков для маркировки бактерий, называемых системой комплемента. Система комплемента – еще один способ иммунной системы уничтожать патогены и угрозы для организма.
• Рецепторы мусорщики: связываются с молекулами, которые продуцируются бактериями. Большинство бактерий и клеток производят матрицу протеинов, окружающих себя (называемую «внеклеточным матриксом»). Матрикс является идеальным способом для иммунной системы идентифицировать чужеродные виды в организме, поскольку клетки человека не продуцируют одну и ту же белковую матрицу.
• Толл-подобные рецепторы: рецепторы, названные в честь аналогичного рецептора у плодовых мух, кодируемых геном Toll, которые связываются с определенными молекулами, продуцируемыми бактериями. Толл-подобные рецепторы являются ключевой частью врожденной иммунной системы, так как будучи связанными с бактериальным возбудителем, они распознают специфические бактерии и активируют иммунный ответ. Существует множество различных типов Толл-подобных рецепторов, продуцируемых организмом, все из которых связывают разные молекулы.
• Антитела: некоторые иммунные клетки образуют антитела, связывающие с конкретными антигенами. Это процесс, сходный тому, как подобные рецепторы распознают и идентифицируют, какой тип бактерий заражает хозяина. Антигены – это молекулы, действующие как патогенная «визитная карточка», потому что они помогают иммунной системе понять с какой угрозой она имеет дело.