Реферат: Макрофаги перитонеального экссудата как модель фагоцитоза и нарушений фагоцитарной активности

Сегодня учение о фагоцитозе — это совокуп­ность представлений о свободных и фиксирован­ных клетках костномозгового происхождения, которые, обладая мощным цитотоксическим по­тенциалом, исключительной реактивностью и вы­сокой мобилизационной готовностью, выступают в первой линии эффекторных механизмов иммунологического гомеостаза. Противомикробная функция воспринимается как частный, хотя и важный, эпизод этой общей стратегии. Доказаны мощные цитотоксические потенции моно- и полинуклеарных фагоцитов, ко­торые, кроме бактерицидности, находят выраже­ние в уничтожении малигнизированных и иных форм патологически измененных клеток, альтерации тканей при неспецифическом воспалении в иммунопатологических процессах. Если нейтрофилы (доминирующий тип полинуклеаров) почти всегда нацелены на деструкцию, то функции мононуклеарных фагоцитов сложнее и глубже. Они участвуют не только в разрушении, но и в созидании, запуская фибробластические процессы и репаративные реакции, синтезируя комплекс био­логически активных субстанций (факторы комп­лемента, индукторы миелопоэза, иммунорегуляторные белки, фибронектини пр.). Сбы­вается стратегический прогноз И. И. Мечникова, который всегда смотрел на фагоцитарные реак­ции с общефизиологических позиций, утверждая значение фагоцитов не только в защите от «вред­ных деятелей», но и в общей борьбе за гомеостаз, которая сводится к поддержанию относительного постоянства внутренней среды организма. «При иммунитете, атрофии, воспалении и излечении, во всех явлениях, имеющих величайшее значение в патологии, участвуют фагоциты».

Мононуклеарные фагоциты, которые ранее относили к ретикулоэндотелиальной системе, выделе­ны в самостоятельное семейство клеток — систе­му мононуклеарных фагоцитов, которая объеди­няет моноциты костного мозга и крови, свобод­ные, и фиксированные тканевые макрофаги. Доказано, что, выходя из крови, моноцит ме­няется, адаптируясь к условиям той среды, в ко­торую попадает. Это обеспечивает специализа­цию клетки, т. е. максимальное соответствие тем условиям, в которых ей предстоит «работать». Не исключена и другая альтернатива. Подобие мо­ноцитов может быть чисто внешним (как это слу­чилось с лимфоцитами), и часть из них предетерминирована к трансформации в различнее вари­анты макрофагов. Гетерогенность зрелых нейтрофилов хотя и существует, но выражена гораздо слабее. Они почти не меняются морфологически, попадая в ткани, в отличие от макрофагов жи­вут там недолго (не более 2—5 сут) и явно не обладают пластичностью, присущей моноцитам. Это высокодифференцированные клетки, кото­рые практически заканчивают свое развитие в костном мозге. Не случайно, известные в прошлом попытки отыскать корреляцию между сегментацией ядра и способностью лейкоцитов к фагоцитозу не увенчались успехом. Тем не менее идея о функциональной неоднородности морфологически зрелых нейтрофилов продолжа­ет получать подтверждения. Известны различия между нейтрофилами костного мозга и перифе­рической крови, нейтрофилами крови, тка­ней и экссудатов. Причины и физиоло­гический смысл этих особенностей неизвестны. По-видимому, изменчивость полинуклеаров в от­личие от моноцитов-макрофагов носит тактиче­ский характер.

Изучение фагоцитоза ведется согласно классическим постулатам И. И. Мечникова о фазах фагоцитарной реакции — хемотаксису, аттракции (связывании) и поглощении_, уничтожении (переваривании). К характеристике каждого из этих процессов в настоящее время приковано внимание, им посвящают монографии, обзоры. Результаты многочисленных исследований позво­лили углубиться в суть этих реакций, конкретизи­ровать молекулярные факторы, лежащие в их ос­нове, нащупать общие узлы и вскрыть частные механизмы клеточной реактивности. Фагоцитоз служит прекрасной моделью для изучения мигра­ционной функции, пространственной ориентации клеток и их органелл, слияния и новообразова­ния мембран, регуляции клеточного гомеостаза и других процессов. Иногда фагоцитоз нередко отождествляют с поглощени­ем. Это явно неудачно, ибо нарушает исторически сложившееся представление о фагоцитозе как об интегральном процессе, который объединяет сумму клеточных реакций, начиная с распознавания объекта и кончая его разрушением или стремлением к разрушению. С функциональной точки зрения фагоциты могут пребывать в двух состояниях — покоящемся и активирован­ном. В наиболее общем виде активация — есть результат преобразования внешнего стимула в реакцию эффекторных органелл. Больше пишут об активированном макрофаге, хотя в прин­ципе то же самое можно сделать и для полинук­леаров. Надо выбрать лишь точку отсчета — к примеру, функциональный статус в сосудистом русле нормального организма. Активация разли­чается не только степенью возбуждения индиви­дуальных клеток, но и масштабом охвата клеточ­ной популяции в целом. В норме активировано небольшое количество фагоцитов. Появление раз­дражителя резко меняет этот показатель, отра­жая подключение фагоцитов к реакциям, корри­гирующим внутреннюю среду организма. Стремление проактивировать фагоцитарную систему, усилив тем самым ее эффекторные возможности, неоднократно звучало в работах И. И. Мечнико­ва. Современные исследования по адъювантам, биологическим и фармакологическим модулято­рам мононуклеарных и полинуклеарных фагоци­тов по существу развивают эту мысль с позиций межклеточной кооперации, общей и частной па­тологии. В этом видится перспектива рациональ­ного воздействия на воспаление, репаративные и регенеративные процессы, иммунопатологию, резистентность к острому и хроническому стрессу, устойчивость к инфекциям, опухолям и пр.

Многие признаки активации стереотипны, повторяясь у всех фагоцитирующих клеток. К ним относятся изменение активности лизосомальных и мембранных ферментов, усиление энергетиче­ского и окислительного метаболизма, синтетических и секреторных процессов, изменение адгезивных свойств и рецепторной функции плазматической мембраны, способности к случайной ми­грации и хемотаксису, поглощению и цитотоксичности. Если учесть, что каждая из этих реакций по своей природе интегративна, то количество ча­стных признаков, по которым можно судить о возбуждении клеток, будет огромным.

Один и тот же раздражитель способен индуцировать все или большинство признаков актива­ции. Однако это, скорее, исключение, чем прави­ло. Сегодня многое известно о конкретных меха­низмах, реализующих эффекторные свойства моно и полинуклеарных фагоцитов. Расшифрована структурная основа двигательных реакций, открыты органеллы, обес­печивающие векторную ориентацию в простран­стве, изучены закономерности и кинетика образо­вания фаголизосом, установлена природа цитотоксичности и бактерицидности, определены син­тетические и секреторные потенции, обнаружены рецепторные и каталитические процессы в плаз­матической мембране и пр. Становится все более очевидным, что дискретные проявления клеточ­ной реактивности обеспечиваются или по крайней мере инициируются обособленными механиз­мами и могут возникать независимо друг от дру­га. Удается подавить или усилить хемотаксис, не изменив способности к поглощению и цитоток­сичности, секреция не связана с поглощением, повышение адгезивности не зависит от потребле­ния кислорода и т. д. Известны генетические дефекты, когда выпадает одна или несколько из перечисленных функций, причем многие из них стереотипны по клинической симптоматике. Если к этому присовокупить патологию медиаторных систем, генерирующих хемоаттрактанты и опсонины, станет понятно, насколько сложным и одно­временно конкретным должен быть сегодня диа­гноз, констатирующий нарушение фагоцитоза.

Крупным событием явилось утверждение моле­кулярных основ цитотоксичности (в том числе бактерицидности) и ее отношения к реактивно­сти клеток. Стремление понять сущность реакций, приводящих к гибели поглощенных бактерий, проглядывает в большинстве работ И. И. Мечни­кова. Многие годы эта проблема традиционно сводилась к «перевариванию», в котором участву­ют гидролитические ферменты (цитазы, по И. И. Мечникову), определяющие, как полагали, антимикробные свойства фагоцитов. Эта позиция была сильно поколеблена, после того как оказа­лось, что лизосомальные гидролазы обладают слабой бактерицидностью in vitro или лишены ее. В основу современных взглядов положены наблюдения, свидетельствующие об усилении окислительного метаболизма активированных фагоцитов и разобщении двух главных собы­тий — киллинг-эффекта и дегра­дации убитых, нежизнеспособных объектов. Прежняя терминология, в которой закреплена причинная связь между уничтожением живой ми­шени и переваривающей функцией клетки, оставлена. Переваривание, которое обу­словлено кислыми и нейтральными гидролазами, преформированными в гранулах, является вторич­ным и нацелено на объекты, убитые зависимыми и независимыми от кислорода механизмами — биооксидантами, системой миелопероксидазы, катионными белками, лактоферрином, лизоцимом. Реализация цитотоксичности отражает реактивное возбуждение фагоцитирующих кле­ток, которые секретируют эффекторные молеку­лы внутрь фагосом (с образованием фаголизосом) либо наружу, атакуя внеклеточные (непо­глощенные) объекты. То, что количество кислорода, поглощаемого лейкоцитами, значительно увеличивается при фа­гоцитозе, известно давно. Однако истинное значение этого феномена, который в современ­ной литературе часто называют респираторным, или метаболическим, взрывом, осмыслено лишь в последние годы. В отличие от многих клеток кис­лородное дыхание не является системой жизне­обеспечения фагоцитов — они хорошо переносят гипоксию и выполняют ряд функций в условиях анаэробиоза. При помощи респираторного взрыва моноциты-макрофаги и нейтрофилы решают чи­сто эффекторные задачи, «вооружаясь» против микробов и других объектов, которые восприни­маются ими как антигомеостатические факторы. В анаэробной среде фагоциты сохраняют способ­ность к поглощению, но резко снижают токсич­ность в отношении многих патогенных и условно-патогенных бактерий. Ключевой механизм сводится к активации мембранных оксидаз, ката­лизирующих перенос электронов с НАДФН на молекулярный кислород. Это стимулиру­ет окисление глюкозы в гексозомонофосфатном шунте, приводя к гиперпродукции перекиси водо­рода и свободных радикалов кислорода - биологических оксидантов с мощными цитотоксическими потенциями. Клини­ческое значение подобных реакций стало очевид­ным после того, как было обнаружено фатальное снижение противоинфекционного иммунитета у детей с врожденной патологией системы респи­раторного взрыва нейтрофилов. Впрочем, было бы неверно противопоставлять различные антимикробные факторы. Их эффективность во многом зависит от взаимной сбалансированности условий, в которых происходит фагоцитоз, вида микроба. Нейтрофилы, лишенные возможности использовать бактерицидные свойства активированного кислорода, тем не менее нормально уби­вают эпидермальный стафилококк, синегнойную палочку, зеленящий стрептококк, облигатные анаэробы. Относительная устойчивость к фагоцитозу определяется суммой признаков — поверхностными свойствами микробной клетки, наличием факторов типа лейкотоксинов и антифагинов, инактивацией биооксидантов и пр. Давно обнаружена способность некоторых бакте­рий тормозить образование фаголизосом. Этот механизм, который исключает контакт с цитотоксическими компонентами фа­гоцитов, обеспечивает длительное персистирование в макрофагах туберкулезной палочки, a в нейтрофилах — бруцелл, а также других микроорганизмов. Одну из при­чин видят в повышении внутриклеточного уров­ня циклического аденозинмонофосфата, блокиру­ющего мобилизацию гранул и их слияние с фагосомами. Этот пример показывает, насколько глубокими могут быть взаимоотношения, которые складываются в процессе фагоцитоза.

Становление взглядов на механизмы цитотоксичности фагоцитов не подорвало мечниковской концепции о цитазах как о медиаторах, опосредующих деструктивные функции клеток. И. И. Мечников не раз подчеркивал, что, кроме разрушения микробов, фагоциты способны по­вреждать собственные ткани. Эти идеи получили блестящее развитие в современных работах по ферментологии лизосомальных гранул и спосо­бам их подключения к фагоцитарным реакциям. В гранулах моно- и полинуклеарных фагоцитов идентифицирован большой арсенал гидролитиче­ских ферментов (нейтральных и кислых гидролаз), для каждого из которых можно подыскать мишень во внеклеточном пространстве. Под их прицелом находятся коллагеновые и эластиновые волокна, пептидогликановый матрикс хря­ща, фибронектин, факторы комплемента, систе­мы калликреин-кининов, свертывания, фибрино-лиза, иммуноглобулины, клеточные мембраны. В противовес старым представлениям се­годня сделан акцент на активном, секреторном высвобождении эффекторных молекул, которое значительно повышает эффекторную пла­стичность клетки, позволяя в кратчайший срок мобилизовать и рационально использовать свои возможности в физиологических ситуациях и в ходе разнообразных патологических процессов. Секретируя, фагоциты воздействуют на другие медиаторные системы и разрушают внеклеточ­ные объекты, размер которых исключает возмож­ность поглощения. Так, по-видимому, обстоит де­ло при эмфиземе легких, в реакциях на иммунные комплексы, при остром и хрони­ческом воспалении. Кроме гидролаз и других компонентов лизосомальных гранул, активированные фагоци­ты выделяют пирогены, интерфероны и интерфероноподобные вещества, простагландины, тромбоксаны, биооксиданты, монокины, факторы, стимулирующие предшественники миелопоэза и пр. Лейкотриены вызывают сокращение гладких мышц и повыше­ние сосудистой проницаемости, действуя в 100— 10000 раз сильнее, чем гистамин.

Прав был И. И. Мечни­ков, когда говорил о широком спектре задач, ре­шаемых фагоцитами, и многообразии их функ­циональных контактов («живой цепи», по И. И. Мечникову) с другими клетками и тканя­ми. Активированны