Стадии фагоцитоза. Механизмы фагоцитоза

Применительно к процессу фагоцитоза применяют следующие уточняющие определения:

1. Собственно фагоцитоз: поглощение клеток, их фрагментов и их внутриклеточное переваривание.

2. Незавершённый фагоцитоз.

3. Иммунный (специфический) фагоцитоз и опсонизация.

4. Неспецифический фагоцитоз характерен, например, для альвеолярных макрофагов, захватывающих пылевые частицы различной природы, сажу и т.п.

5. Ультрафагоцитоз — захватывание фагоцитом мелких корпускулярных частиц (пыли, попадающей с воздухом в лёгкие, или инородных частиц в тканях).

Стадии фагоцитоза. В процессе фагоцитоза условно выделяют несколько основных стадий:

1. Сближение фагоцита с объектом фагоцитоза.

2. Распознавание фагоцитом объекта поглощения и адгезия к нему.

3. Поглощение объекта фагоцитом с образованием фаголизосомы.

4. Разрушение объекта фагоцитоза.

Сближение фагоцита с объектом фагоцитоза. Первая стадия фагоцитоза — сближение фагоцита с объектом фагоцитоза — рассмотрена выше в разделе главы 5 «Направленная миграция лейкоцитов».

Распознавание объекта фагоцитоза. К наиболее существенным этапам относятся: распознавание поверхностных детерминант объекта фагоцитоза, опсонизация, адгезия фагоцита к объекту фагоцитоза, экспрессия на поверхности фагоцита гликопротеинов HLA I и II.

· Распознавание поверхностных детерминант объекта фагоцитоза. Большинство объектов идентифицируется с помощью рецепторов на поверхности лейкоцитов. К таким объектам относятся микроорганизмы, грибы, паразиты, собственные повреждённые или опухолевые, или ви-руссодержащие клетки, а также фрагменты клеток.

· Опсонизация (иммунный фагоцитоз) — связывание AT с клеточной стенкой микроорганизма с последующим эффективным поглощением образовавшегося комплекса фагоцитом при взаимодействии Fc-фрагмента AT с соответствующим Fc-рецептором (FcR) на мембране фагоцита. Наиболее активные опсонины: Fc-фрагмент IgG, IgM, факторы комплемента C3bi, лектины.

IgG. Бактерия, покрытая молекулами IgG, эффективно фагоцитируется макрофагом или нейтрофилом. Fab-фрагменты IgG связываются с антигенными детерминантами на поверхности бактерии, после чего те же молекулы IgG своими Fc-фрагментами взаимодействуют с рецепторами Fc-фрагментов, расположенными в плазматической мембране фагоцита, и активируют фагоцитоз.

IgM. Большая молекула IgM легко активирует комплемент и служит опсонином при фагоцитозе. Многие AT к грамотрицательным бактериям являются IgM.

Адгезия фагоцита к объекту фагоцитоза реализуется с участием рецепторов лейкоцита FcyR (при наличии у объекта соответствующего лиганда) и молекул адгезии (при отсутствии лиганда, например, у неклеточных частиц). При фагоцитозе в зернистых лейкоцитах происходит активация реакций метаболизма («метаболический взрыв»), что обеспечивает ряд важных событий: экспрессию гликопротеинов HLA I и II и молекул адгезии, респираторный взрыв, а также дегрануляцию лейкоцитов.

Метаболический взрыв. К наиболее значимым метаболическим изменениям относятся активация реакций пентозофосфатного шунта, усиление гликолиза, потенцирование глико-генолиза, накопление восстановленного НАДФ.

Дегрануляция лейкоцитов. Дегрануляция нейтрофилов, эозинофилов и базофилов сопровождается высвобождением в интерстициальную жидкость медиаторов воспаления (например, ИЛ-1 и ИЛ-6, ФНО, лейкотриенов) и активных форм кислорода, образовавшихся при респираторном взрыве.

Поглощение объекта и образование фаголизосомы. Фагоцитируемый материал погружается в клетку в составе фагосомы - пузырька, образованного плазматической мембраной. К фагосоме устремляются лизосомы и выстраиваются по её периметру. Затем мембраны фагосомы и ли-зосом сливаются и образуется фаголизосома. В образовании фаголизосомы принимают участие и специфические гранулы нейтрофильного лейкоцита — видоизменённые лизосомы, а для самого процесса слияния необходимы мик-рофиламенты цитоскелета, Са2+, протеинкиназа С.

Погружение объекта фагоцитоза в лейкоцит сопровождается секрецией медиаторов воспаления и других компонентов специфических гранул лейкоцита. При дегрануляции все эти факторы поступают в воспалительный экссудат, где оказывают бактериолитическое и цитолитическое действие.

Внутриклеточное «переваривание». Разрушение объекта фагоцитоза — внутриклеточное «переваривание» — реализуется в результате активации двух сложных механизмов: кислородзависимой (респираторный взрыв) и кислороднезависимой цитотоксичности фагоцитов.

Кислороднезависимые механизмы активируются в результате контакта опсонизированного объекта с мембраной фагоцита. В процессе фагосомо-лизосомального слияния первыми с мембраной фагосомы сливаются гранулы, содержащие лактоферрин и лизоцим, затем к ним присоединяются азурофильные гранулы, содержащие катионные белки (например, САР57, САР37), протеиназы (например, эластаза и коллагеназа), катепсин G, дефен-зины и др. Эти химические соединения вызывают повреждение клеточной стенки и нарушение некоторых метаболических процессов; в большей степени их активность направлена против грамположительных бактерий.

Кислородзависимая цитотоксичность фагоцитов играет ведущую роль в деструкции объекта фагоцитоза. Цитотоксичность сопряжена со значительным повышением интенсивности метаболизма с участием кислорода. Этот процесс получил название метаболического (дыхательного, респираторного, кислородного) взрыва. При этом потребление кислорода фагоцитом может увеличиться в течение нескольких секунд во много раз.

В результате дыхательного взрыва образуются цитотоксичные метаболиты кислорода (так называемые активные формы кислорода), свободные радикалы и перекисные продукты органических и неорганических соединений.

К этому времени в цитоплазме фагоцита накапливается большое количество восстановленного НАДФ. НАДФ-оксидаза (флавопротеин цитох-ромредуктаза) плазматической мембраны и цитохром b в присутствии хинонов трансформируют О₂ в анион супероксида (О₂~), проявляющий выраженное повреждающее действие.

В последующих реакциях О₂~ может трансформироваться в другие активные формы: синглетный кислород, гидроксильный радикал (ОН^-), пероксид водорода. Последний процесс катализирует СОД.

Пероксид водорода (Н₂О₂) проявляет меньший, чем О₂~~ повреждающий эффект, но в присутствии миелопероксидазы конвертирует ионы С1~ в ионы НСlO-, обладающие бактерицидным свойством, во многом аналогичным эффекту хлорной извести (NaCIO).

Образующиеся активные радикалы обусловливают повреждение и деструкцию белков и липидов мембран, нуклеиновых кислот и других химических соединений объекта фагоцитоза. При этом сам фагоцит защищен от действия указанных выше агентов, поскольку в его цитоплазме имеются комплексы защитных неферментных факторов (глутатион, витамины Е, С, жирные кислоты) и ферментов (СОД, устраняющая супероксидный анион, глутатионпероксидаза и каталаза, инактивирую-щие Н₂О₂).

Повреждённый кислородзависимыми и независимыми механизмами объект фагоцитоза подвергается деструкции с участием лизосомальных ферментов. Образовавшиеся продукты какое-то время хранятся в остаточных тельцах и могут утилизироваться клеткой или выводиться из неё путём экзоцитоза.