Функции нейтрофилов в очаге воспаления

Значение нейтрофилов. Механизмы фагоцитоза

Воспалительная реакция нейтрофилов возникает, когда в крови посткапиллярных венул эти клетки «обнаруживают» небольшое количество хемокинов и других хемотаксических веществ, выделяющихся из очага инфекции. Эти растворимые эффекторы воспаления вызывают изменения состава и активности поверхностных молекул эндотелиальных клеток и нейтрофилов. Начальные взаимодействия между этими клетками (главным образом, между селектинами нейтрофилов и углеводными компонентами поверхности эндотелия) отличаются низким сродством и обратимостью.

В результате происходит так называемое перекатывание лейкоцитов по эндотелию; слабые связи образуются и распадаются, приводя к колебательному движению нейтрофилов по поверхности эндотелия. Перекатывание обеспечивает более тесный контакт нейтрофилов с такими активирующими факторами, как ФНО) или ИЛ-1, вследствие чего возникают качественные и количественные изменения Р2-интегриновых рецепторов нейтрофилов (поверхностные молекулы группы CD11/CD18).

Активированные интегриновые рецепторы прочно связывают нейтрофилы друг с другом и с эндотелиальными клетками. Окончательный результат всех этих межклеточных взаимодействий сводится к тому, что нейтрофилы распластываются на эндотелиальных клетках и образуют агрегаты друг с другом и с тромбоцитами, приводя к сужению просвета венул и снижению кровотока.

На следующем этапе интегриновые рецепторы нейтрофилов концентрируются на поверхности псевдоподий. Нейтрофилы способны перемещать свои интегриновые рецепторы по поверхности и изменять свою конфигурацию, что позволяет им проходить через контакты между эндотелиальными клетками и проникать в ткани. Затем они мигрируют в очаг инфекции по градиенту концентраций хемокинов или других хемоаттрактантов. Миграция нейтрофилов — сложный процесс, включающий циклы перемещения рецепторов, проведение сигналов в клетки и перестройку актиновых нитей цитоскелета.

Проникновению нейтрофилов сквозь базальную мембрану сосудов и соединительную ткань способствует секреция этими клетками специфических гранул или везикулярных элементов, содержащих желатиназу, гепариназу и другие ферменты. Достигнув очага инфекции, нейтрофил с помощью Fc-участка иммуноглобулина и рецепторов комплемента, фи-бронектина и других молекул адгезии распознает патогенный агент.

Поглощаемые нейтрофилами микробы предварительно подвергаются опсонизации (подготовке к поглощению) сывороточными термостабильными и термолабильными факторами, соответственно IgG и СЗ. Опсонины облегчают фагоцитоз, при котором микроб втягивается в закрытую вакуолю, называемую фагосомой.

Образование фагосомы сопровождается двумя реакциями, необходимыми для проявления бактерицидной активности нейтрофилов, — дегрануляцией и активацией НАДФ-зависимой оксидазы. Слияние мембран гранул с мембраной фагосомы приводит к появлению в фагосоме белков, обладающих мощной антимикробной активностью. Содержимое специфических, а затем и азурофильных гранул попадает в фагосому. Одновременно в ее мембране происходит сборка и активация НАДФ-зависимой оксидазы.

Под действием этого фермента из молекулярного кислорода образуется большое количество супероксид-аниона (O2), который, в свою очередь, превращается в перекись водорода (Н2O2) и синглетный кислород. Н2O2 реагирует с O2, образуя гидроксильные радикалы. В присутствии миелопероксидазы (основного компонента азурофильных гранул) и хлоридного иона в фагосоме образуется хлорноватистая кислота (НОС1). Н2O2 и НОС1 не только обладают бактерицидной активностью, но и модулируют иммунные реакции. Эти оксиданты денатурируют белки, повышая их чувствительность к протеолизу, и, кроме того, активируют некоторые протеазы нейтрофилов.

Все это способствует разрушению патогенного агента и удалению его из очага инфекции. Оксиданты также инактивируют хемотаксические факторы, прекращая приток нейтрофилов в очаг инфекции и тем самым ослабляя процесс воспаления.

— Также рекомендуем «Мононуклеары: моноциты и макрофаги»

Оглавление темы «Клетки иммунной системы»:

1. Механизмы созревания нейтрофилов. Дифференцировка нейтрофилов
2. Значение нейтрофилов. Механизмы фагоцитоза
3. Мононуклеары: моноциты и макрофаги
4. Активация макрофагов. Механизмы
5. Функции и значение макрофагов
6. Нарушения функции моноцитов и макрофагов иммунитета
7. Функции и значение эозинофилов
8. Причины эозинофилии. Гиперэозинофильный синдром
9. Нарушения функции фагоцитов. Генетические причины недостаточности адгезии лейкоцитов
10. Клиника и лечение недостаточности адгезии лейкоцитов — НАЛ

Фагоцитоз – это способность определенных клеток (фагоцитов) удерживать и переваривать плотные частицы. Это явление было открыто И. Мечниковым.

Фагоцитоз осуществляется микрофагами (нейтрофилами) и системой мононуклеарных макрофагов.

Мононуклеарные макрофаги

Система (MMS) включает следующие элементы:

• промоноциты (костный мозг);
• моноциты (кровь);
• тканевые макрофаги;
• гистиоциты соединительной ткани;
• печеночные клетки Куппера;
• легочные альвеолярные макрофаги;
• свободные и фиксированные макрофаги лимфатической ткани;
• плевру и перитонеальные макрофаги. 

Клетки мононуклеарной системы объединяет общее происхождение гемопоэтических клеток и саморегуляция. 

Моноцитопоэз

Моноцитопоэз – это стимулирующий фактор колонии фибробластов и фактор роста макрофагов, но он же подавляет (отрицательная саморегуляция) интерферон фибробластов и лейкоцитов и т. д. 

Процесс фагоцитоза делится на четыре стадии: 

• Приближение. 
• Адгезия.
• Оседание;
• Стадия пищеварения.

Фаза приближения

Фагоцит приближается к объекту – бактериям, мервому клеточному элементу, инородному объекту. При движении под действием хемотаксиса цитоплазма фагоцита образует удлинения (псевдоподии).

Адгезия

Способствует образованию аминополисахаридов на поверхности фагоцитов и перекрытию фагоцитарного объекта белками сыворотки, особенно иммуноглобулинами. Последний механизм по сути является опсонизацией – бактерии и поврежденные клетки перекрываются с IgM, IgG и компонентами комплемента (C3, C5 и др.), что облегчает адгезию к фагоциту. 

Адгезия

Поверхность фагоцита заряжена отрицательно, поэтому адгезия лучше, если объект, подлежащий фагоцитозу, заряжен положительно. Менее фагоцитарны отрицательно заряженные объекты, такие как опухолевые клетки.

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.

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.

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.

Асептическое и острое воспаление

Дальнейшее течение воспаления зависит от того, является ли воспаление асептическим или бактериальным.

В асептических воспалительных условиях, например, вокруг хирургического шва, инородного тела, стенка микрофагов (нейтрофилов) начинает формироваться в течение нескольких часов, достигая максимума в течение дня. 

Позже появляется следующий вал макрофагов, который достигает максимума через 2-3 раза. в день. Эмигрировавшие лейкоциты постепенно становятся неподвижными, больше не могут делиться и погибают в течение 3-5 дней. 2-3. на 5 сутки начинает формироваться стенка фибробластов, а на 5 сутки – соединительнотканная капсула.

Таким образом, в случае острого воспаления патогенный агент в организме преобразует белки, которые участвуют в реакции антиген-антитело, медиаторы и модуляторы воспаления, систему фагоцитов и миграцию клеток. В результате заканчивается острое воспаление. Однако, если инфекционные агенты попадают в участок асептического воспаления, например, в результате травмы, это воспаление становится септическим (бактериальным) воспалением.

Бактериальные воспалительные состояния бактерий и токсинов, не вызывающие гиперемии, экссудации и эмиграции лейкоцитов. Между клетками воспаленных тканей и особенно вокруг кровеносных сосудов накапливается все больше и больше микрофагов. Лизосомы микрофагов содержат множество активных ферментов, и эти клетки также начинают процесс фагоцитоза. При пальпации воспаленная ткань в это время кажется плотной, поэтому это называется стадией воспалительной инфильтрации.

По мере прогрессирования воспаления лейкоциты и те тканевые клетки, которые претерпели необратимые изменения во время воспаления, погибают. В этих клетках высвобождаются лизосомальные ферменты, которые расщепляют тканевые белки, белковые и липидные комплексы и другие структуры. Это стадия гнойного размягчения воспаления.

Эти стадии наблюдаются, например, у пациентов с гнойным воспалением перикарда (фурункул), гнойным воспалением апокринных потовых желез (гидраденит) и гнойным воспалением соединительной ткани (флегмона). При вдыхании воспаленная ткань выглядит мягкой, с характерным раскачиванием – флюктуацией. Образуется замкнутое скопление гноя – абсцесс.

Гнойное воспаление перикарда

Гной разрывается в направлении наименьшего сопротивления (либо наружу, либо внутри тела). Если гной попадает в кровоток (пемия), в организме может развиться множество очагов гноя, но под действием микроорганизмов и токсических веществ – угрожающее общее заболевание (сепсис, септикопиемия). Поэтому важно диагностировать накопление гноя и обеспечить хирургический дренаж гноя наружу.

Продолжение статьи

• Часть 1. Этиология и патогенез воспаления. Классификация.
• Часть 2. Особенности обмена веществ при воспалении.
• Часть 3. Физико – химические изменения. Роль нервной и эндокринной систем в развитии воспаления.
• Часть 4. Изменения в периферическом кровообращении при воспалении.
• Часть 5. Экссудация. Экссудат и транссудат.
• Часть 6. Эмиграция лейкоцитов. Хемотаксис.
• Часть 7. Фагоцитоз. Асептическое и острое воспаление.
• Часть 8. Распространение. Последствия. Принципы лечения воспаления.

Поделиться ссылкой: