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.

 

БАЗОФИЛЫ

Базофилы – это самая малочисленная группа лейкоцитов. В периферической крови их содержится 0,5-1% (22-95 в 1мкл). В базофилах имеется мелкая и крупная зернистость, причем последняя окрашивается основными красками, отсюда и название этих лейкоцитов. В различных тканях и органах локализованы тучные клетки (тканевые базофилы).

В базофилах и тучных клетках содержатся многие биологически активные вещества. Эти вещества делят на 2 группы: 1 – постоянно присутствующие в клетке и выделяемые в покое (гистамин, гепарин, серотонин, эозинофильный хемотаксический фактор) и 2 – образующиеся и выделяемые в период сенсибилизации, при взаимодействии базофилов и тучных клеток с антигеном (медленно реагирующее вещество анафилаксии; фактор, активирующий тромбоциты; простагландины; нейтрофильный хемотаксический фактор). При локальном выделении этих факторов возникает аллергическое воспаление, а при выделении в общий кровоток – анафилактический шок, обусловленный резким снижением артериального давления.

Гепарин – основной антикоагулянт (он препятствует свертыванию крови). Он ингибирует расщепление фибрина, гистаминазу (фермент, разрушающий гистамин), фагоцитоз и пролиферативные процессы.

Гистамин – повышает проницаемость тканей, расширяет артериолы, увеличивает число функционирующих капилляров, участвует в возникновении воспалительного отека.

Эозинофильный и нейтрофильный хемотаксические факторы способствуют движению эозинофилов и нейтрофилов к месту накопления базофилов.

В основе функционирования базофилов лежат 3 механизма: синтез и реабсорбция биологически активных веществ; образование гранул и дегрануляция – выделение этих активных веществ из базофилов с последующим развитием различных реакций, в частности, аллергических.

Участие базофилов и тучных клеток в аллергических реакциях – это главная их функция. Основным медиатором реакций гиперчувствительности является гистамин. На цитоплазматической мембране базофилов и тучных клеток имеются рецепторы для IgE, IgG, комплемента, гистамина (Н₂-рецепторы). Наличие последних на тучных клетках имеет важное значение в механизме обратной связи, обеспечивающим самоограничение аллергической реакции немедленного типа. Когда антигены (аллергены) действуют на В-лимфоциты кожи, желудочно-кишечного тракта, легких, то образуется большое количество антител – иммуноглобулинов (JgE), которые, циркулируя в крови, связываются с соответствующими рецепторами названных клеток. В результате кооперирования 2-х молекул JgЕ с аллергеном в базофилах и тучных клетках происходит снижение уровня цАМФ и увеличение проницаемости мембраны для внеклеточных ионов кальция, которые необходимы для высвобождения гистамина и других медиаторов аллергической реакции. Биохимические сдвиги, происходящие в этих клетках, приводят к дестабилизации последних – наступает дегрануляция и высвобождение медиаторов. Выделению гистамина способствуют также лимфокины. Дегрануляция клеток и высвобождение из них медиаторов осуществляется также под влиянием иммунных комплексов, действие которых опосредуется путем активации комплемента, выработки анафилотоксинов и выделения катионных белков из нейтрофилов. Сам процесс дегрануляции – это изменение мембраны гранул, вытеснение их содержимого через поры мембраны клеток в окружающую их среду.

Медиаторы аллергической реакции вызывают повышение проницаемости сосудов и сокращение гладкой мускулатуры, индукцию хемотаксиса и активацию других клеток, принимающих участие в воспалении (эозинофилов, нейтрофилов, тромбоцитов), модуляцию высвобождения других медиаторов.

Быстрое выделение гистамина и других медиаторов клинически вызывает проявления реакции гиперчувствительности немедленного типа при бронхиальной астме, аллергическом рините и других заболеваниях.

В последнее время привлекает внимание участие базофилов и тучных клеток в реакциях гиперчувствительности замедленного типа. При этом клеточные инфильтраты могут включать моноциты, макрофаги, нейтрофилы, базофилы в различных соотношениях. Такие реакции наблюдаются при контакте с паразитами, белковыми и тканевыми аллергенами, при вирусных инфекциях и опухолях. Клинически у больных отмечаются эритематозные пятна, инфильтраты.

Базофилы могут вовлекаться в иммуноопосредованные процессы и через систему комплемента. Известно, что медиатором анафилактического шока являются анафилотоксины. Они образуются в процессе активации компонентов С_3а, С_5а системы комплемента. При их взаимодействии с соответствующими рецепторами на поверхности базофилов последние активируются, образуются анафилотоксины и под их влиянием высвобождаются гистамин, лейкотриены (С₄ и Д₄) – активные факторы медленно действующего вещества анафилаксии. Этот комплементзависимый механизм активации базофилов и тучных клеток может иметь значение в патогенезе воспаления, аллергических реакций, не связанных с накоплением IgG и IgE – реагиновых антител, псевдоаллергических реакциях, вызываемых различными химическими и биологическими агентами.

Базофилы и тучные клетки играют важную роль в системе местного иммунитета кожи и слизистых оболочек. Известно, что малые дозы антигена стимулируют выработку IgE – антител, которые в месте образования быстро фиксируются к рецепторам базофилов и тучных клеток и, таким образом, обеспечивают локальную иммунную защиту. Если же антиген действует повторно, то из сенсибилизированных тучных клеток высвобождаются вещества, активирующие локальную микроциркуляцию путем привлечения в это место различных защитных факторов плазмы и клеток. Следовательно, тучные клетки в комплексе с IgE участвуют в поддержании местного иммунитета кожи и слизистых оболочек, в профилактике генерализации инфекционного процесса.

Базофилы и тучные клетки вместе с эозинофилами участвуют в защите организма от гельминтных инвазий.

Базофилы и тучные клетки принимают участие в трофике тканей в норме и патологии, в интегральной деятельности иммунной системы. Это обеспечивается способностью этих клеток к миграции и хемотаксису, которую усиливают калликреин плазмы, компоненты комплемента, но основной стимулятор – это лимфокин, продуцируемый сенсибилизированными Т-лимфоцитами.

Базофилы и тучные клетки также способны к фагоцитозу различных частиц, сенсибилизированных эритроцитов, лейкоцитов и др. с формированием фагосомы. Но фагоцитоз остается незавершенным.

В процессе дегрануляции из базофилов и тучных клеток выделяются вещества (фактор, активирующий тромбоциты, вазоактивные амины, калликреин, простагландины, гепарин), которые влияют на систему гемокоагуляции.

Учитывая содержащиеся и синтезируемые при сенсибилизации биологически активные соединения и эффекты их действий, а также физиологические свойства самих клеток, можно суммировать функции базофилов и тучных клеток.

1 – участие в формировании аллергических реакций;

2 – очищение среды от биологически активных веществ путем их поглощения;

3 – синтез и выделение в среду биологически активных веществ;

4 – регуляция микроциркуляции;

5 – регуляция проницаемости капилляров;

6 – участие в процессах пролиферации клеток тканей;

7 – участие в механизмах иммунных реакций, в том числе в реакциях клеточного иммунитета совместно с макрофагами и нейтрофилами-фагоцитами.

8 участие в свёртывании крови.

Кинетика базофилов и тучных клеток. Созревают в костном мозге 1,5-2,5 сутки. Несколько суток депонируются в синусах костного мозга и через 3-7 дней поступают в кровь, где находятся короткое время (8,3 ч). После дегрануляции они погибают. Тучные клетки происходят из гемопоэтических клеток, имеют общую клетку-предшественницу с базофилами. В норме тучные клетки в периферической крови не определяются, в костном мозге могут быть единичные клетки. Они определяются в соединительной ткани вблизи эпителиальных клеток, в окружности кровеносных сосудов, в серозных полостях. Длительность их жизни дольше базофилов и при отсутствии физиологических и патологических стимуляторов может доходить до 2 лет.

Регуляция продукции. Базофилопоэз стимулируют базофилопоэтины и эстрогены, угнетают стероидные гормоны, тироксин. Базофилия наблюдается во время регенеративной (заключительной) фазы острого воспаления, при аллергических реакциях. При стрессовых ситуациях, хроническом воспалении число базофилов увеличивается в небольшой степени.

ЭОЗИНОФИЛЫ

Эозинофилы крупнее нейтрофилов. Их количество в периферической крови колеблется в пределах 1-5% (45-70 в 1 мкл). Если содержание их числа более 0,5 10⁹/л – это эозинофилия.

Характерным признаком эозинофилов является наличие специфических оксифильных гранул, содержащих большой основной белок, богатый аргинином. Этот белок обладает цитотоксичностью, повреждает некоторые личинки гельминтов, нейтрализует гепарин. Кроме этого имеются катионные белки, влияющие на течение воспалительных реакций и плазменно-коагуляционное звено гемостаза. Эти белки, полагают, разрушают эндотелий, способствуют развитию некоторых видов патологии сердца и сосудов через активацию калликреин-кининовой системы. Находится также и эозинофильный протеин-Х (идентичный нейротоксину, вырабатываемому эозинофилами).

В отличие от нейтрофилов в эозинофилах наблюдается высокий окислительный метаболизм и они образуют больше перекиси водорода. Арилсульфатаза эозинофилов ингибирует анафилактоидные вещества, тем самым подавляет реакции гиперчувствительности незамедленного типа. Простагландины, выделяемые эозинофилами, угнетают дегрануляцию тучных клеток. При участии ферментов (гистаминазы, арилсульфатазы, фосфолипазы) и большого основного белка эозинофилы инактивируют гистамин и гепарин. Они синтезируют плазминоген, поэтому при их разрушении нарушается фибринолиз.

Эозинофилы участвуют в регуляции гемопоэза, в частности, гранулопоэза. Полагают, что они через простагландины Е угнетают образование гранулоцитарно-микрофагальных колоний. Этим объясняется частое возникновение нейтропении при эозинофилиях.

Эозинофилы обладают, как и нейтрофилы, способностью к амебоидному движению, хемотаксису. Простагландины типа Д₂ и Е₂ стимулируют мембрану эозинофилов, вызывая их двигательную активность. Хемотаксическую активность этих лейкоцитов при аллергических реакциях вызывают эозинофильные хемотаксические факторы анафилаксии, лимфокины, монокины, иммунные комплексы, хемотаксический фактор эозинофилов (выделяемый сегментоядерными нейтрофилами, базофилами и тучными клетками), гистамин и др.

Эозинофилы обладают фагоцитарной активностью, но меньшей, чем нейтрофилы. Они фагоцитируют бактерии, грибы, микоплазму, иммунные комплексы, продукты распада тканей.

Установлено, что эозинофилы содержат стимуляторы синтеза ДНК в фибробластах, что обусловливает фиброз тканей при паразитарной их инфильтрации.