фагоциты это какие клетки

12.10.202319.07.2022 admin 0 Comments

Фагоциты это какие клетки

Фагоциты выполняют не только защитные (поглощают и разрушают чужеродные агенты), но и дренажные функции (удаляют погибшие и деградировавшие структуры организма). Фагоциты представлены клетками миелопоэтического ряда (полиморфно-ядерные лейкоциты) и макрофагально-моноцитарной системы (моноциты, тканевые макрофаги). Основные свойства фагоцитирующих клеток представлены в табл. 10-5.

Полиморфно-ядерные лейкоциты имеют дольчатое ядро и множество мелких цитоплаз-матических гранул (поэтому их также называют гранулоциты). По окрашиванию гранул выделяют три типа клеток: нейтрофилы, эозинофилы и базофилы.

Нейтрофилы. Феномен краевого стояния. Нейтрофилия. Эозинофилия

Нейтрофилы — основные эффекторные клетки острого воспаления; у взрослых лиц они составляют самую многочисленную популяцию лейкоцитов. Основная часть нейтрофилов циркулирует в крови в течение 6-7 ч. Затем они скапливаются в капиллярах, где формируют краевой пул, прикрепляясь к эндотелию (по периметру кровотока); в таком состоянии нейтрофилы находятся в готовности немедленно покинуть кровеносное русло (феномен краевого стояния). Нейтрофилия (увеличение их количества в периферической крови) часто указывает на наличие воспалительной реакции.

Потенциал эозинофилов направлен не столько на фагоцитирование бактерий, сколько на нейтрализацию паразитов, особенно гельминтов (например, нематод). Поэтому, эозинофилия — признак, указывающий на возможную глистную инвазию. Кроме того, эозинофилы участвуют в разрушении гистамина, выделяя гистаминазу. Именно поэтому эозинофилию также наблюдают при аллергических заболеваниях. Определённая роль в подобной специализации эозинофилов принадлежит специфическим гранулам, содержащим пероксидазы и катионные белки (например, основный белок, катионные белки эозинофилов), активные именно в отношении паразитов. В активации эозинофилов важную роль играют IgE, образующиеся в ответ на сенсибилизацию организма аллергенами (в том числе микробными).

Источник

Фагоциты – это специальные клетки, которые находятся в крови и тканях практически по всему организму. Они отвечают за его защиту от вредоносных агентов разной природы, которые обошли защитные барьеры и попали внутрь тела.

Назначение фагоцитов в том, чтобы определять, захватывать и пожирать чужеродные твердые частицы: бактерии, вредные вещества, инородные тела и т.д. Так как и сами «вредители», и ткани, в которых вынуждены работать клетки-защитники, очень разные, то и фагоциты делятся на несколько видов.

Особую ценность представляют так называемые профессиональные фагоциты, которые не только эффективно уничтожают, но еще и «запоминают врага в лицо», чтобы в дальнейшем при встрече с ним сразу же его нейтрализовать. Итак, какие же именно клетки фагоциты присутствуют у человека в организме?

Моноциты:

Макрофаги:

Моноциты и макрофаги объединяют под названием «система мононуклеарных фагоцитов». Макрофаги, в отличие от моноцитов, в обычных условиях не способны к быстрым перемещениям. Но если где-то в организме возникает очаг воспаления, они мигрируют туда и из безмолвных стражников превращаются в яростных убийц, уничтожающих бактерии, а также атакующих органические и неорганические инородные тела.

Нейтрофилы:

Эти клетки фагоциты присутствуют у человека в крови, как и моноциты, и их там очень много. На нейтрофилы приходится большая часть всех лейкоцитов (50-75%). На протяжении своей пятидневной жизни нейтрофилы охраняют наше здоровье. Стоит им получить сигнал о том, что в какой-то части организма находится чужеродный объект, и они тут же выходят из крови и уже через полчаса (!) подходят к «месту катастрофы», чтобы распознать и поглотить «обидчика». Задача нейтрофилов, как и макрофагов, состоит в самопожертвовании: выполнив свою задачу, они превращаются в клетки гноя.

Дендритные клетки:

Возможно, некоторые читатели впервые видят такое название и раньше даже не подозревали, что такие клетки вообще существуют. Тем не менее, они есть, и в большом количестве располагаются в тканях человека. Как правило, они находятся близко к внешней среде и полостям органов: под слизистой желудка, в альвеолярной ткани легких, в слизистой носа и т.д. Дендритными их назвали потому, что их многочисленные длинные отростки придают им ветвящуюся структуру и делают похожими на деревья (dendron – дерево).

В перечисленных тканях клетки созревают, после чего направляются к очагам скоплений лимфоидной ткани, взаимодействуют с лимфоцитами и макрофагами и увеличивают их активность.

Лаброциты:

Лаброциты еще называют тучными клетками. Они, как и дендритные, определенным образом взаимодействуют с другими элементами иммунитета и повышают эффективность их работы. Сами они также обладают фагоцитарной активностью, особенно охотно включая в свой «рацион» некоторые виды бактерий (грамотрицательные бактерии). Но их главная особенность заключается в том, что они запускают реакцию воспаления, без которой ни макрофаги, ни нейтрофилы, никакие другие фагоциты не смогут начать свои действия против агрессоров.

Реакция воспаления – это сигнал тревоги, «ордер на арест», команда «фас» для всех существующих фагоцитов. Именно поэтому немногочисленные тучные клетки играют исключительную роль в работе всего иммунитета.

Непрофессиональные фагоциты:

К этой группе клеток относятся еще несколько разновидностей фагоцитов, которые не обладают направленным действием против конкретных «врагов», так как не умеют презентировать антигены. У них есть фагоцитарная активность, но она выражена меньше, чем у других клеток, описанных выше. Примерами могут служить клетки кожи, некоторые элементы соединительной ткани и т.д. Существуют животные, у которых к фагоцитозу способна сетчатка глаза и даже яйцеклетки!

Итак, в тканях и крови организма присутствует большое число клеток фагоцитов. Они сложно взаимодействуют между собой, и в некоторых случаях их правильное взаимодействие может нарушиться, что повлечет за собой появление проблем со здоровьем.

Зная о хрупкости этой системы, важно не допустить появления в ней дисбаланса. Для этого необходимо следить за своим общим состоянием, вести правильный образ жизни, обязательно сразу и до конца лечить все возникшие заболевания, а также принимать специальные средства для поддержки иммунитета.

Препарат Трансфер Фактор в этом случае оптимален: он обладает уникальным иммуномодулирующим действием. Содержащиеся в нем информационные молекулы несут в себе огромный багаж иммунологической памяти, накопленной многими поколениями живых существ. Ценность этой информации увеличивает тот факт, что она представлена на «языке», знакомом нашему иммунитету, так как добыта в процессе деятельности таких же клеток-фагоцитов.

Информационные молекулы передают имеющиеся данные клеткам иммунитета, те распространяют ее между собой. Это становится толчком к нормализации работы органов и естественному самооздоровлению организма, что является залогом укрепления и сохранения здоровья в целом.

Источник

Что такое фагоциты и какова их роль в организме

Фагоциты – это уникальная группа клеток в нашем организме. Они одновременно являются частью иммунной и кровеносной систем, а также соединительной ткани. Их главная задача – защитить организм от продуктов тканевого распада, выстроить барьер от проникновения инфекции органической или неорганической природы. И для этого они используют уникальную, свойственную только им, функцию.

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.

Как «работают» фагоциты в человеческом организме

Фагоциты защищают организм от бактерий, токсических веществ и некоторых вирусов, способны продуцировать разные биоактивные вещества, стимулировать воспалительные реакции, а также активизировать работу других агентов иммунной системы. По сути, фагоциты – это вторая линия защиты организма от патогенов, которые все же проникли в организм. Процесс поглощения фагоцитарными клетками опасных для человека агентов называется фагоцитозом.

Для упрощенного понимания механизмов фагоцитоза следует вспомнить амебу – представителя одноклеточных, известного большинству со школьной программы. Как и амеба, фагоцит имеет так называемые ложные ножки, которыми обволакивает свою добычу и поглощает ее. Сообщается о филогенетическом родстве амебы и фагоцитов.

При попадании в организм патогена рецепторы фагоцитов улавливают высвобождаемые им химические вещества и направляются к ним. При связывнии мишени с рецепторами фагоцита осуществляется фагоцитоз и чужеродный для организма агент разрушается индуцируемыми фагоцитами окислителями или оксидом азота. Остатки «съеденного» патогена выбрасываются обратно на поверхность фагоцита и элиминируются из организма.

Однако существуют факторы инвазивности, при которых патогены могут не только уклоняться от распознавания иммунной системой, но и управлять иммунными процессами. На ранних этапах инфицирования происходит взаимодействие патогенов с факторами врожденного иммунитета, и это является основным этапом для выживания возбудителей. Для того, чтобы ускользнуть от распознавания рецепторами фагоцитов патогенные бактерии используют следующие механизмы: прикрывают свою поверхность белками хозяина, образуют капсулы, варьируют молекулярными структурами клеточной стенки и др. Такие фагоцитированные бактерии могут выживать и размножаться внутри фагоцита, тем самым блокировать созревание фагосомы и воздействовать на внутриклеточные сигнальные пути.

Виды фагоцитов

Все фагоциты, которые присутствуют в человеческом организме, принято делить на две группы: так называемые непрофессиональные и профессиональные.

Профессиональные фагоциты

Профессиональные фагоцитарные клетки характеризуются более узкой специализацией, то есть они взаимодействуют с определенной категорией мишеней. К профессиональным фагоцитам относятся моноциты, макрофаги, нейтрофилы, дендритные и тучные клетки. Эта группа считается особо важной для защиты организма.

Моноциты

Мононуклеарные фагоциты, или моноциты, представляют собой самые большие клетки среди лейкоцитов (белых кровяных клеток). На наружной стороне плазматической мембраны моноцитов локализовано множество рецепторов, число которых увеличивается по мере созревания моноцитов. Среди них имеются рецепторы к разным веществам, которые связывают JgG и иммунные комплексы; обеспечивают способность мононуклеарных клеток к фагоцитозу бактерий и различных клеток. В кровоток моноциты попадают из костного мозга, в котором они синтезируются. Эти клетки довольно быстро передвигаются и в сосудах остаются всего лишь от 24 до 48 часов, после чего проникают в другие ткани и превращаются в макрофаги.

Концентрация моноцитов в крови варьируется зависимо от возраста и регулируется балансом стимуляторов и ингибиторов. Повышение количества может быть признаком:

Недостаточное количество клеток из этой группы может быть связано с иммунными расстройствами – как врожденными, так и приобретенными (например, СПИД, атрофия костного мозга).

Макрофаги

Макрофаги – это также мононуклеарные клетки. Макрофаги разных тканей имеют различные форму, размеры, биохимический состав. Однако общим признаком для них является наличие большого количества лизосом, митохондрий, вакуолей, эндоплазматических пузырьков и разнообразных гранул. Для макрофага и моноцита характерно единство строения, происхождения и функций. На поверхности их мембраны присутствуют различные антигены, среди которых общие антигены находятся и на макрофагах (костного мозга, лимфатических узлов, селезенки), и на моноцитах. Только на макрофагах выявляются дифференцировочные антигены по мере их созревания. Перекрестнореагирующие с другими клетками антигены взаимодействуют с Т-лимфоцитами, эндотелиоцитами, гранулоцитами. Функциональная активность мембраны определяется ее антигенным составом, мембранным транспортом, наличием рецепторов, интенсивностью синтеза и ее самообновления. В процессе фагоцитоза и пиноцитоза происходит протеолитическое разрушение мембраны, целостность которой восстанавливается за счет синтеза через 6 часов, что обеспечивает восстановление функций макрофагов.

Нейтрофилы

Нейтрофилы, как и моноциты, являются представителями группы клеток-лейкоцитов. В кровотоке на долю нейтрофилов приходится от 50% до 75% всех лейкоцитов. Продолжительность жизни нейтрофила составляет около 5 суток. Их основная задача – предотвратить развитие инфекции.

Современные лабораторные методы позволяют определять количество нейтрофилов в организме. Снижение их количества отмечается при таких заболеваниях, как:

Дефицит нейтрофилов также может быть вызван приемом некоторых лекарств, например, антибиотиков или диуретиков. Снижение лейкоцитов, в том числе и нейтрофилов, отмечается у онкологических пациентов, проходящих лучевую или химиотерапию.

Существенное повышение количества нейтрофилов может указывать на следующие заболевания:

Дендритные клетки

Свое название дендритные клетки получили из-за специфического строения. Они имеют множество разветвленных отростков, которые напоминают крону дерева (dendron). Клетки из этой группы в больших количествах содержатся в разных тканях, их основное количество концентрируются в полостях органов, а также в близости к внешней среде, то есть в слизистых оболочках носа, желудка, в альвеолярных тканях легких. После полного созревания дендритные клетки проникают в лимфоидную ткань (лимфоузлы, миндалины, серозную оболочку, носоглотку) и усиливают активность лимфоцитов и макрофагов.

Тучные клетки (лаброциты)

Главная задача лаброцитов – активизировать воспалительные реакции в организме, которые являются сигналом для макрофагов, нейтрофилов и других фагоцитов и должны защитить организм от внешнего возбудителя. Любое воспаление – это своеобразная команда к действию для всех присутствующих в организме фагоцитов. То есть лаброциты повышают активность разных групп фагоцитарных клеток и выполняют незаменимые функции, от которых зависит работа всей иммунной системы. Но сами тучные клетки также не лишены фагоцитарной активности. Они, как правило, специализируются на грамотрицательных бактериях.

Непрофессиональные фагоциты

Непрофессиональные фагоциты лишены направленного действия против конкретного вида патогена. Их фагоцитарная активность не столь выражена, как у профессиональных клеток. К этой группе принадлежат фибробласты, а также клетки эндотелия сосудов и эпителия. Они реагируют на любой патоген, проникший в организм.

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.

Всегда ли фагоциты полезны

Механизм воздействия на патогены у фагоцитов отработан тысячелетиями эволюции. Но даже это не делает их абсолютно безопасными и полезными для человеческого организма. И во многом виной являются не столько сами фагоциты, сколько условия современной жизни человека. Плохая экология, хронические стрессы часто приводят к тому, что в принципах работы фагоцитов появляются сбои. Взять хотя бы аутоиммунные заболевания. Эта группа болезней вызвана тем, что вследствие сбоя иммунитет воспринимает клетки собственного организма как патогены. Как следствие, фагоциты «набрасываются» на ткани почек, суставы, разные части сердца, и организм начинает стареть в несколько раз быстрее.

В человеческом организме присутствует огромное количество клеток специфического действия – фагоцитов. Они взаимодействуют между собой и другими клетками, поэтому очень важно обеспечение нормального протекания этого процесса. Любой дисбаланс этого взаимодействия влечет за собой проблемы со здоровьем. Лучшая помощь для оптимального функционирования системы фагоцитоза – это соблюдение здорового образа жизни, правильного питания и поддержания иммунитета в норме.

Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru

Источник

Фагоцит

При инфекции химические сигналы привлекают фагоциты к месту, где патоген проник в организм. Эти сигналы могут исходить от бактерий или от других фагоцитов, уже присутствующих там. Фагоциты перемещаются путём хемотаксиса. Когда фагоциты контактируют с бактериями, рецепторы на их поверхности связываются с ними. Эта связь приводит к поглощению бактерий фагоцитами. [13] Некоторые фагоциты убивают проникших патогенов с помощью оксидантов и оксида азота. [14] После фагоцитоза, макрофаги и дендритные клетки могут также участвовать в презентации антигена — процессе, при котором фагоциты перемещают патогенный материал обратно на свою поверхность. Этот материал затем отображается (презентируется) для других клеток иммунной системы. Некоторые фагоциты поступают в лимфатические узлы и презентируют материал лимфоцитам. Этот процесс важен в формировании иммунитета. [15] Тем не менее, многие болезнетворные микроорганизмы устойчивы к атакам фагоцитов. [3]

Содержание

История

Русский зоолог Илья Ильич Мечников (1845—1916) впервые определил, что специализированные клетки участвуют в защите от микробной инфекции. В 1882 году, он изучал подвижные клетки в личинках морских звёзд, полагая, что они важны для иммунной защиты животных. Чтобы проверить эту мысль, он воткнул небольшие иголки от мандаринового дерева в личинку. Через несколько часов он обнаружил, что подвижные клетки окружили иголки. [16] Мечников отправился в Вену и поделился своей идеей с Карлом Фридрихом Вильгельмом, который предложил название «фагоцит» для клеток, которые наблюдал Мечников. [17]

Год спустя, Мечников изучал пресноводное ракообразное — Дафнию, маленькое прозрачное животное, которое можно изучать непосредственно под микроскопом. Он обнаружил, что грибные споры, которые нападали на дафний, были уничтожены фагоцитами. Он перенёс свои наблюдения на белые кровяные клетки млекопитающих и обнаружил, что Bacillus anthracis может быть уничтожена фагоцитами. Этот процесс он назвал фагоцитоз. [18] Мечников предположил, что фагоциты — первичная защита от проникающих микроорганизмов.

В 1903 году, Алмрот Райт обнаружил, что фагоцитоз поддерживается специфическими антителами, которые он назвал опсонинами. [19] Мечников был награждён (вместе с Паулем Эрлихом) в 1908 году Нобелевская премия по физиологии или медицине за свою работу по фагоцитам и фагоцитозу. [7]

Хотя значение этих открытий постепенно получило признание в начале двадцатого века, сложные взаимоотношения между фагоцитами и другими компонентами иммунной системы, не были известны вплоть до 1980-х годов. [20]

Фагоцитоз

Фагоцитоз — процесс поглощения чужеродных частиц клетками. [21] Он включает последовательность молекулярных процессов. [22] Фагоцитоз возникает после связывания рецепторами чужеродного агента (например, бактерии). Затем фагоцит окружает бактерию и поглощает её. Фагоцитоз бактерии человеческим нейтрофилом происходит примерно за 9 минут. [23] Внутри фагоцита бактерия оказывается в составе фагосомы. В течение минуты фагосома сливается с лизосомой или гранулой, содержащими ферменты, с образованием фаголизосомы. Заключённая бактерия подвергается агрессивному воздействию [24] и погибает через несколько минут. [23] Дендритные клетки и макрофаги действуют не так быстро и фагоцитоз в этих клетках может протекать в течение многих часов. Макрофаги поглощают большое количество чужеродного материала и часто выделяют некоторые непереваренные частицы обратно. Этот материал является сигналом для миграции макрофагов из крови. [25] Фагоциты способны поглощать почти любое вещество.

Фагоциты имеют на своей поверхности множество различных рецепторов, благодаря которым они связывают чужеродный материал. [3] К ним относятся опсониновые рецепторы, скевенджер-рецепторы и Толл-подобные рецепторы. Опсониновые рецепторы усиливают фагоцитоз бактерий, которые покрыты иммуноглобулином G (IgG) или комплементом. «Комплемент» — комплекс белковых молекул в крови, которые разрушают клетки или помечают их для уничтожения. [26] Скевенджер-рецепторы крупными молекулами поверхности бактериальной клетки и Толл-подобные рецепторы связываются с более специфичными молекулами. Связывание Толл-подобных рецепторов усиливает фагоцитоз и вызывает выброс фагоцитами группы гормонов, которые вызывают воспаление. [3]

Механизмы уничтожения чужеродных агентов

Уничтожение микроорганизмов — важная функция фагоцитоза, [27] которая происходит либо при фагоцитозе (внутриклеточное уничтожение), либо вне фагоцита (внеклеточное уничтожение).

Внутриклеточный кислород-зависимый

Когда фагоцит поглощает бактерию (или любой другой чужеродный материал), увеличивается потребление кислорода, что называют респираторным взрывом. При этом образуются реактивные кислород-содержащие молекулы, которые обладают противомикробным действием. [28] Соединения кислорода токсичны как для патогена, так и для самой клетки, поэтому они хранятся в ячейках внутри самой клетки. Такой метод уничтожения проникающих микроорганизмов называют кислород-зависимое внутриклеточное уничтожение, который делится на 2 типа. [14]

Ко второму типу относят использование фермента миелопероксидаза из нейтрофильных гранул. [30] Когда гранулы сливаются с фагосомой, миелопероксидаза освобождается в фаголизосому, и этот фермент использует пероксид водорода и хлор для создания гипохлорита. Гипохлорит крайне токсичен для бактерий. [3] Миелопероксидаза содержит пигмент гем, за счёт которого образуется зелёный цвет секретов, богатых нейтрофилами (например гной, инфицированная мокрота). [31]

Внутриклеточный кислород-независимый

Фагоциты также могут уничтожать микроорганизмы кислород-независимым методом, но он менее эффективен, чем кислород-зависимый. Различают 4 основных типа. При первом типе используются электрически заряженные белки, которые повреждают клеточную мембрану бактерий. При втором типе используются лизозимы; эти ферменты разрушают клеточную стенку бактерий. При третьем типе используются лактоферрины, которые присутствуют в гранулах нейтрофилов и удаляют необходимое железо из бактерий. [32] При четвёртом типе используются протеазы и гидролазы для переваривания белков разрушенных бактерий. [33]

Внеклеточные

Интерферон-гамма (который также называют фактор, активирующий макрофаги) активирует синтез макрофагами оксида азота. Источником интерферона-гамма могут быть CD4 + T лимфоциты, естественные киллеры, B-лимфоциты, T-киллеры, моноциты, макрофаги или дендритные клетки. [34] Оксид азота затем высвобождается из макрофагов и, в силу своей токсичности, уничтожает микробы вблизи макрофага. [3] Активированные макрофаги образуют и секретируют фактор некроза опухоли. Этот цитокин (класс сигнальной молекулы) [35] уничтожает раковые клетки и клетки, инфицированные вирусом, помогают активировать другие клетки иммунной системы. [36]

При некоторых заболеваниях, например, при редких хронических гранулёматозных заболеваниях, эффективность фагоцитоза нарушается, что может привести к возникновению бактериальных инфекций. [37] При таких заболеваниях существует аномалия в работе различных элементов кислород-зависимого уничтожения микробов. Другие редкие врождённые аномалии, например синдром Шедьяка–Штайнбринка–Хигаси, также связаны с дефектным уничтожением проникающих в организм микробов. [38]

Вирусы

Вирусы могут воспроизводиться только внутри клетки, и они проникают в неё, используя множество рецепторов, участвующих в иммунной защите. Попав внутрь клетки, вирусы используют её биологические процессы в свою пользу, заставляя клетку создавать тысячи вирусных частиц, подобных материнской. Хотя фагоциты и другие компоненты иммунной системы могут в ограниченной степени контролировать вирусы, когда вирус внутри клетки, приобретённый иммунитет (в частности лимфоциты) более важен для защиты. [39] В области вирусной инфекции лимфоцитов скапливается гораздо больше, чем остальных клеток иммунной системы; что наиболее типично для вирусного менингита. [40] Клетки, инфицированные вирусами, уничтожаются лимфоцитами и выводятся из организма фагоцитами. [41]

Роль в апоптозе

У животных, растений и грибов клетки постоянно погибают. Баланс между делением клетки и их гибелью сохраняет относительно постоянное число клеток у взрослых. [1] Существует 2 механизма гибели клетки: некроз или апоптоз. В отличие от некроза, который чаще возникает как результат заболевания или травмы, апоптоз (или запрограммированная гибель клеток) — нормальный процесс, протекающий в организме. Организм избавляет себя от миллионов мёртвых или погибающих клеток каждый день и фагоциты играют важную роль в этом процессе. [42]

Погибающая клетка, которая подвергается финальной стадии апоптоза, [43] обнажает молекулы, например фосфатидилсерин, на своей поверхности для соединения с фагоцитом. [44] Фосфатидилсерин обычно находится на цитозольной поверхности плазматической мембраны, но перемещается при апоптозе на внешнюю поверхность предположительно с помощью белка под названием скрамблаза. [45] Эти молекулы помечают клетку для фагоцитоза клетками, которые обладают соответствующими рецепторами, например макрофаги. [46] Удаление погибающих клеток фагоцитами происходит упорядоченным образом, не вызывая воспаления. [47]

Взаимодействие с другими клетками

Фагоциты движутся в организме, взаимодействуя с фагоцитарными и нефагоцитарными клетками иммунной системы. Они обмениваются информацией с другими клетками с помощью образования химических веществ, называемых цитокинами, которые вызывают другие фагоциты к области инфекции или активируют «спящие» лимфоциты. [48] Фагоциты составляют часть врождённого иммунитета, который появляется у животных, включая человека, при рождении. Врождённый иммунитет очень эффективен, но не специфичен в отношении определения разницы между видами патогенов. С другой стороны, приобретённый иммунитет более специализированный и может защищать почти от любого вида патогена. [49] Приобретённый иммунитет зависит от лимфоцитов, которые не фагоцитируют, но образуют защитные белки (антитела), которые помечают патогены для уничтожения и предупреждают инфицирование клеток вирусами. [50] Фагоциты, в частности дендритные клетки и макрофаги, стимулируют лимфоциты для образования антител при важном процессе, называемом презентация антигена. [51]

Презентация антигена

Презентация антигена — процесс, при котором некоторые фагоциты перемещают части поглощённого материала назад на свою поверхность и «предоставляют» их для других клеток иммунной системы. [52] Существуют 2 вида «профессиональных» антиген-презентирующих клеток: макрофаги и дендритные клетки. [53] После поглощения, чужеродные белки (антигены) разрушаются до пептидов внутри дендритной клетки или макрофага. Эти пептиды затем связываются с гликопротеинами главного комплекса гистосовместимости (MHC) клетки, которые осуществляют возвращение назад на поверхность фагоциты, где они могут быть «представлены» лимфоцитам. [15] Старые макрофаги не способны быстро перемещаться из области инфицирования, но дендритные клетки могут достигать лимфатических узлов организма, где находятся миллионы лимфоцитов. [54] Это улучшает иммунитет, потому что лимфоциты реагируют на антигены, презентированные дендритными клетками, так же, как если бы они находились в первичной области инфекции. [55] Но дендритные клетки также способны разрушать или подавлять активность лимфоцитов, если они распознают компоненты тела хозяина; это важно для предупреждения аутоиммунных реакций. Этот процесс называют толерантностью. [56]

Иммунологическая толерантность

Профессиональные фагоциты

Фагоциты человека и других позвоночных разделяют на «профессиональные» и «непрофессиональные» группы на основе эффективности, при которой они участвуют в фагоцитозе. [9] К профессиональным фагоцитам относят моноциты, макрофаги, нейтрофилы, тканевые дендритические клетки и тучные клетки. [10]

Активация

Все фагоциты, особенно макрофаги, находятся в состоянии готовности. Макрофаги, как правило, относительно пассивны в тканях и размножаются медленно. В таком состоянии полу-покоя они очищают организм от мёртвых клеток и другого неинфекционного мусора и редко принимают участие в презентации антигена. Но при возникновении инфекции они получают химические сигналы (обычно интерферон гамма), которые увеличивают продукцию ими MHC II молекул и подготавливают их к презентации антигена. В таком состоянии, макрофаги — хорошие антиген-презентаторы и киллеры. Однако, если они получают сигнал прямо от патогена, они становятся «гиперактивными», прекращают размножение и концентрируются на уничтожении. Их размер и скорость фагоцитоза увеличивается; некоторые становятся достаточно крупными, чтобы поглотить проникающих в организм простейших. [60]

В крови нейтрофилы неактивны, но движутся по ней с большой скоростью. Когда они получают сигналы от макрофагов из зоны воспаления, они замедляются и выходят из крови. В тканях они активируются цитокинами и поступают в зону действия готовыми уничтожать. [61]

Миграция

Когда происходит инфекционное заражение, химический «SOS» сигнал выделяется для привлечения фагоцитов в зону инфекции. [62] Эти химические сигналы могут включать белки от поступающих бактерий, системы свёртывания пептидов, продукты системы комплемента, а также цитокины, которые выделяются макрофагами, расположенными в ткани в области инфекции. [3] Другая группа химических аттрактантов — цитокины, которые вызывают нейтрофилы и моноциты из кровеносного русла. [13]

Для достижения зоны инфекции, фагоциты выходят из кровеносного русла и проникают в поражённую ткань. Сигналы от инфекции вызывают синтез эндотелиальными клетками, выстилающие кровеносный сосуд, белка, называемого селектин, который сцепляется с проходящими нейтрофилами. Вазодилататоры ослабляют соединительные связи эндотелиальных клеток, что позволяет фагоцитами проходить через стенку сосуда. Хемотаксис — процесс, при котором фагоциты следуют на «запах» цитокинов к области инфекции. [3] Нейтрофилы проникают через органы, покрытые эпителиальной тканью, в зону инфекции, и хотя это важный компонент борьбы с инфекцией, миграция сама по себе может привести к возникновению симптомов заболевания. [63] При инфекции миллионы нейтрофилов вызываются из крови, но они погибают затем в течение нескольких дней. [64]