Основные функции нейтрофилов

1 – фагоцитоз; 2 – внутриклеточное переваривание; 3 – цитотоксическое действие; 4 – дегрануляция с выделением лизосомальных ферментов.

В основе этих функций лежат такие свойства, как адгезия (прилипание), агрегация (скучивание), двигательная активность. Этому способствуют изменения физико-химических свойств, метаболизма и структуры клеток по мере их созревания. Так, на поверхности нейтрофилов увеличивается количество активных групп, несущих отрицательный заряд, образуется слой, который состоит из сиаловых кислот, рецепторной системы, обеспечивающей хемотаксис.

Увеличение объема цитоплазмы, изменения ее состава и физико-химических свойств, структуры ядра и другие факторы обусловливают деформабельность клетки, ее подвижность.

Для нейтрофилов характерны следующие виды движения:

1 – внутриклеточные – текучесть цитоплазмы, или циклоз, осцилляция центросом, ротация ядра, вращение клетки вокруг центросомы, сокращение вакуолей;

2 – движение клеточной поверхности (непрерывное, волнообразное);

3 – спонтанное распластывание на поверхности;

4 – цитоплазматическая экспансия – образование выростов, псевдоподий;

5 – хемотаксис – целенаправленное движение к объекту фагоцитирования (к микробу);

6 – движения, связанные с экзоцитозом и эндоцитозом.

Эндоцитоз – это проникновение в клетку различных субстанций при участии псевдоподий, инвагинаций и т.д. К эндоцитозу относятся фагоцитоз, пиноцитоз.

Экзоцитоз – выделение в окружающую клетку среду различных субстанций (продуктов фагоцитоза), которое происходит путем секреции. Все эти виды клеточного движения имеют существенное значение в фагоцитозе.

Различные функциональные свойства нейтрофилов (их двигательная активность, скорость изменения движения, адгезия и др.) изменяются по мере созревания клеток. Так, при этом усиливается адгезивная способность, броуновское движение зернистости. Чем более зрелой становится клетка нейтрофильного ряда, тем большей способностью она обладает к распластыванию, цитоплазматической экспансии, миграции. Если скорость движения метамиелоцита составляет 3-7 мкм/мин, то у сегментоядерного нейтрофила она в 4-7 раз выше (28 мкм/мин).

Именно благодаря способности лейкоцитов к движению, обеспечиваются многие их функции, прежде всего фагоцитоз. Нейтрофилы являются основной армией, ведущей борьбу с микробами.

Фагоцитоз и внутриклеточное переваривание чужеродных тел открыл в 1892 году наш великий соотечественник Илья Ильич Мечников. Он явился создателем фагоцитарной теории иммунитета, за что в 1908 году И.И. Мечников был удостоен звания Лауреата Нобелевской премии.

Фагоцитоз включает ряд последовательных этапов: распознавание объекта (микроба); целенаправленное движение к нему (хемотаксис); аттракция – прилипание объекта к поверхности фагоцита с постепенным погружением в клетку и образованием фагосомы; поглощение; ферментативное расщепление; переваривание.

Фагоцитоз может быть завершенным, когда объект практически растворяется и остатки переваренного материала выбрасываются из клетки, и незавершенным, когда размножающиеся микроорганизмы разрушают фагоцитирующую клетку.

Зрелый нейтрофил фагоцитирует до 20-30, юные и палочкоядерные – 10-15 микробов. Фагоцитирующую активность нейтрофилов усиливают антитела, пропердин, витамины (особенно аскорбиновая кислота), а ацетилхолин – тормозит.

Процесс фагоцитоза протекает со значительными биохимическими сдвигами в нейтрофилах. Бактерицидная система нейтрофилов может быть кислородзависимой и кислороднезависимой.

При участии кислородзависимой системы резко увеличивается потребление О₂ (до 50 раз), что связано с активацией НАДФ-Н-оксидазы, которая находится в цитоплазматической мембране специфических гранул. До начала фагоцитоза этот фермент не активен. Он активируется при слиянии гранул с фагосомой, после чего под влиянием этого фермента происходит образование перекиси водорода. Перекисные радикалы играют важную роль в бактерицидной активности клетки, которая увеличивается под действием миелопероксидазы и радикала Cl^-, так как под их влиянием перекись водорода преобразуется в хлорноватистую (гипохлорную) кислоту, обладающую высокой активностью в “убийстве” аэробных бактерий и грибов.

Кислороднезависимая бактерицидная система включает следующие агенты.

Катионный белок, который активен только в отношении грамотрицательных микробов. Действие белка основано на увеличении проницаемости мембраны бактерий для различных гидрофобных молекул.

Лизоцим (мурамидаза) вызывает гидролиз гликопротеидов оболочки.

Фагоцитин обладает антибактериальным действием и способен уничтожить грам- и грам+ микрофлору.

Амилолитические, протеолитические и липолитические ферменты гранул фагоцитов разрушают мембрану бактерий и вирусов.

После “убийства” микробов происходит их полное разрушение под действием различных протеаз и липаз, а затем – экзоцитоз. С момента поглощения микробов клетка изменяет форму, становится малоподвижной и при эффективном фагоцитозе сегментарный нейтрофил погибает. Этому могут способствовать и активные радикалы.

Наряду с основной функцией нейтрофилов – фагоцитозом, важными являются и другие, такие как внутриклеточное переваривание, дегрануляция с выделением лизосомальных ферментов и цитотоксическое действие. Цитотоксический эффект, или киллинг, открыт в 1968 году. Он заключается в том, что нейтрофилы в присутствии иммуноглобулинов JgG и при наличии комплемента подходят к клетке-мишени, но не фагоцитируют его, а повреждают на расстоянии. Это осуществляется за счет уже рассмотренных бактерицидных систем нейтрофилов (за счет выделения пероксида водорода и гипохлорной кислоты). Цитотоксический эффект активируется под влиянием фактора, вырабатываемого Т-лимфоцитами.

Перечисленные функции можно объединить как участие нейтрофилов в клеточном неспецифическом иммунитете. Вместе с тем, они участвуют и в механизме специфического иммунитета. Так, они усиливают продукцию антител В-лимфоцитами, вырабатывают модуляторы активности В- и Т- лимфоцитов, которые, в частности, влияют на функции Т-супрессоров: в малых концентрациях они ингибируют, а в больших стимулируют эти клетки.

И, наконец, нейтрофилы участвуют в свертывании крови и фибринолизе, влияют на реологические свойства крови, а, выделяя пироген, на терморегуляцию.

Кинетика нейтрофилов. Нейтрофилы образуются в красном костном мозге из стволовой кроветворной клетки. Она под влиянием интерлейкина-III дифференцируется в моноциты и нейтрофилы. Процесс дифференцировки стимулируют нейтрофилопоэтины, которые продуцируются распавшимися нейтрофилами, а тормозят – кейлоны.

Нейтрофилы созревают в красном костном мозге. Из него поступают в циркулирующую кровь. Проникновение гранулоцитов в сосудистое русло – это активный процесс. Он происходит благодаря их амебовидному движению, изменению формы и выделению протеолитических ферментов, уменьшающих вязкость основного вещества соединительной ткани.

Время циркуляции нейтрофилов в крови составляет 6-10 часов, а затем они переходят в ткани. В физиологических условиях из тканей в кровь они не возвращаются. В основном они депонируются в капиллярной сети легких, в меньшей степени – в печени и селезенке. Выходу клеток в ткани способствует присущее нейтрофилам функциональное свойство - двигательная активность. В тканях они участвуют в фагоцитозе, в процессе которого большинство погибает, а часть удаляется из организма через желудочно-кишечный тракт. Продолжительность жизни 13-14 дней.

В кровотоке имеется два пула нейтрофилов, как и других лейкоцитов: свободноциркулирующие и пристеночные (маргинальные, капиллярные). В нормальных условиях между обоими пулами происходит постоянный обмен. Число клеток, входящих в эти группы, не является постоянным. Так, при мышечной нагрузке, введении адреналина увеличивается число циркулирующих нейтрофилов за счет уменьшения числа пристеночных. При повышении содержания гистамина в крови, коллапсе увеличивается число пристеночных нейтрофилов. Следует учитывать, что в сосудистом русле нейтрофилов в 2 раза больше, чем в вытекающей из сосудов крови.

Регуляция продукции нейтрофилов. Специфическими регуляторами нейтропоэза являются нейтропоэтины и кейлоны, вырабатываемые самими нейтрофилами. Нейтропоэтины стимулируют процесс образования нейтрофилов, кейлоны – ингибиторы клеточного деления – тормозят его. Темпы гранулоцитопоэза определяются балансом лейкопоэтинов и кейлонов. Глюкокортикоиды стимулируют нейтропоэз. Они ускоряют выход нейтрофилов из костного мозга в кровь, дольше задерживают их в крови, ускоряют созревание молодых гранулоцитов. Созревание нейтрофилов стимулируют соматотропный гормон и андрогены (за счет действия на стволовые клетки и пролиферативную стадию). Считают, что нейтропоэз усиливают через нейтропоэтины и продукты распада самих клеток и тканей (при воспалении и повреждении), микробы и их токсины.

В клинической практике отмечается гипофункция нейтрофилов. Она бывает врождённой и приобретённой. Гипофункция проявляется в снижении миграционной и бактерицидной активности нейтрофилов. Её вызывают продукты жизнедеятельности микроорганизмов, подвергаемых фагоцитозу, высокая температура среды, фармакологические препараты (антибиотики, анестетики), избыток антител и иммунных комплексов, ингибиторы, выделяемые растущей опухолью, недостаток белка в организме. Поэтому в клинике необходимо исследовать не только количество нейтрофилов в периферической крови, но и их функциональную активность.