Коли рух лейкоцитів по судинах сповільнюється, збільшується час контакту лейкоцитів з ендотеліем, зростає імовірність активації лейкоцитів медіаторами запалення, що утворяться в місці ушкодження. Медіатори запалення викликають поява на поверхні лейкоцитів інших молекул адгезії - інтегринов, що забезпечують більш щільне прикріплення лейкоцитів до ендотелію. Інтегрини - мембранні глікопротеїни, що складаються з двох субодиниць (а і (3). Відомо кілька варіантів кожної з цих ланцюгів, усілякі комбінації яких створюють більш двох десятків різних молекул інтегринов. У нейтрофілах, що першими емігрують у зону ушкодження, частина молекул інтегринов знаходиться на внутрішній поверхні мембрани спеціальних внутрішньоклітинних гранул - секреторних пухирців. Активація нейтрофілів супроводжується мобілізацією цих пухирців, що підходять до поверхні клітки. Мембрана пухирців зливається з цитоплазматичною мембраною, у результаті чого інтегрини експонуються на поверхні лейкоцита і вступають у контакт зі своїми лігандами на поверхні кліток судинного ендотелія. У якості таких лігандов (чи контррецепторів) у більшості випадків виступають молекули, подібні з молекулами імуноглобулінів: ICAM-1 (intercell adhesion molecule-1), ICAM-2, VCAM-1 (vascular cell adhesion molecule-1).
Поява інтегринов на поверхні лейкоцитів забезпечує їх щільне прилипання до ендотелію, уможливлює наступний вихід лейкоцитів із судин і їхню міграцію у позасудинном просторі, оскільки лейкоцити переміщаються усередині міжклітинного матрик-са, "чіпляючи" за допомогою інтегринов за його визначені складові елементи (фібронектин, ламінін, коллаген).
Про значення адгезії для здійснення захисних функцій лейкоцитів свідчить два відомих у людей синдрому уродженого дефіциту адгезії лейкоцитів (ДАВ): ДАВ типу I, обумовленого дефектом інтегринов, і ДАВ типу II, зв'язаного з дефектом вуглеводних лігандов, з якими взаємодіють селектини. В обох випадках у таких хворих порушені механізми запалення, що приводить до частих інфекцій, незважаючи на значне збільшення змісту лейкоцитів у периферичній крові.
Відомо, що адгезивні властивості ендотелія і лейкоцитів, як і наступна трансміграція лейкоцитів, міняються під впливом медіаторів запалення. При цьому особливу роль грають речовини, названі хемоаттрактантами, що активують лейкоцити, мобілізують внутрішньоклітинні органели лейкоцитів і викликають позитивний хемотаксис лейкоцитів - їхнє активне переміщення в напрямку найбільшої концентрації хемоаттрактантів. Властивостями хемоаттрактантів володіють речовини, що входять до складу чи бактерій продуцируемие клітками, що беруть участь у запаленні (тромбоцити, гладкі клітки, клітки судинного ендотелія, фібробласти і самі лейкоцити), а також речовини, що утворяться з білків крові і межтканевой рідини.
Послідовність залучення різних хемоаттрактантів у процес еміграції лейкоцитів досить складна і залежить від ряду факторів. Багато хто хемоаттрактанти впливають на різні типи лейкоцитів. Існують однак і такі, котрі впливають переважно на який-небудь один тип лейкоцитів.
До числа найбільш сильних хемоаттрактантів, що впливають на різні форми лейкоцитів, відносяться липополисахариди - незвичайні складні речовини, що входять до складу клітинної оболонки грамотрица-тельних бактерій. Іншу групу "багатоцільових" хемоаттрактантів бактеріального походження утворять пептиди, аналогом яких служить синтетичний пептид N-форміл-метіоніл-лейцил-фенілаланин (ФМЛФ).
Сильними ендогенними хемоаттрактантами для багатьох форм лейкоцитів є фрагменти активованого комплементу, особливо фрагмент ІЗ5а, лейкотріен У4, фактор активації тромбоцитів.
До числа хемоаттрактантів, що впливають переважно на спеціальні підтипи лейкоцитів, відносяться так називаемиехемокини - низькомолекулярні білки, що секретируются різними клітками, що беруть участь у запальній відповіді, наприклад інтерлейкин-8 (МУЛ-8) - хемоаттрактант для нейтрофілів, МСР-1 (monocyte chemotactic protein-1) - хемоаттрактант для моноцитів, лімфотактин - хемоаттрактант для лімфоцитів і натуральних кіллеров, еотаксин - хемоаттрактант для еозинофілів.
Активація лейкоцитів під впливом хемоаттрактантів - складний процес, що починається в результаті взаємодії хемоаттрактантів зі специфічними рецепторами на поверхні лейкоцитів. У ході передачі сигналу від рецепторів усередину клітки відбуваються зміни іонної проникності і потенціалу мембрани лейкоцитів. Збільшується концентрація іонізованого кальцію в цитоплазмі. Активується мікротубулярная система лейкоцитів, що утворить внутрішній кістяк клітки. Виникають характерні зміни форми кліток - з'являються псевдоподії. Відбувається мобілізація цитоплазматичних гранул лейкоцитів, у результаті якої вони переміщаються до цитоплазматичної мембрани.
Взаємодія хемоаттрактантів з поверхневими рецепторами лейкоцитів супроводжується активацією різних внутрішньоклітинних ферментів, у тому числі фосфоліпази А2, протеїнкінази А, протеїнкінази С. Активація фосфоліпази А2 приводить до розщеплення фосфоліпідів клітинних мембран з утворенням вільної арахідонової кислоти, подальші ферментативні перетворення якої сприяють утворенню речовин, керуючих ходом запалення, - простагландинів та лейкотрієнів.
5. Фагоцитоз
Одна з найважливіших функцій лейкоцитів, що вийшли із судин у вогнище запалення, - фагоцитоз, під час якого лейкоцити розпізнають, поглинають і руйнують мікроорганізми, що проникнули в організм, різні чужорідні частки, а також власні нежиттєздатні клітки і тканини. Явище фагоцитозу було відкрито И.И. Мечников (1845-1916), і він був першим, хто зрозумів значення фагоцитозу як найважливішого механізму несприйнятливості організму до інфекційних захворювань. И.И. Мечников увів загальноприйняті тепер терміни: "фагоцитоз" (по-грецьки - поглинання кліток), "фагоцит" (поглинач кліток) і "макрофаг" (великий поглинач).
Не всі лейкоцити, що вийшли у вогнище запалення, здатні до фагоцитозу. Така здатність властива нейтрофілам, моноцитам, макрофагам і еозинофілам, що зараховують так називаним професійної, чи облігатним (обов'язковим), фагоцитам.
У процесі фагоцитозу розрізняють кілька стадій:
1) стадію прилипання (чи прикріплення) фагоцита до об'єкта,
2) стадію поглинання об'єкта,
3) стадію внутрішньоклітинного руйнування поглиненого об'єкта.
Прилипання фагоцитів до об'єкта в окремих випадках обумовлено існуванням на мембрані фагоцитів рецепторів для молекул, що входять до складу мікробної стінки (наприклад, для вуглеводу зимозана), чи для молекул, що з'являються на поверхні власних кліток, що гинуть. Однак у більшості випадків прилипання фагоцитів до мікроорганізмів, що проникнули в організм, здійснюється при участі так званих опсонінів - сироваткових факторів, що попадають у вогнище запалення в складі запального ексудата. Опсоніни з'єднуються з поверхнею клітки мікроорганізму, після чого до неї легко прилипає мембрана фагоцита. Головними опсонінами є імуноглобуліни і фрагмент С-комплемента. Властивостями опсонінів володіють також деякі плазмені білки (наприклад, С-реактивний білок) і лізоцим.
Феномен опсонизації можна пояснити тим, що молекули опсонінів розташовують щонайменше двома ділянками, один із яких зв'язується з поверхнею часточки, що атакується, а іншої - з мембраною фагоцита, з'єднуючи в такий спосіб обидві поверхні один з одним. Імуноглобуліни класу G, наприклад, зв'язуються своїми Fab-фрагментами з антигенами мікробної поверхні, тоді як Fc-фрагменти цих антитіл - з поверхневою мембраною фагоцитів, на якій маються рецептори для Fc-фрагментів Ig.
Процес поглинання можна розглядати у відомому змісті як продовження прилипания. У ході поглинання фагоцит утворить псевдоподії, що оточують об'єкт, прилипаючи до його покритого опсонінамиами поверхні. Коли мембрана псевдоподій покриє всю поверхню об'єкта, останній виявляється усередині "мішка", утвореного мембраною фагоцитуючої клітки. При цьому сам мішок, називаний фагосомой, виявляється усередині цитоплазми фагоцита. Подальше руйнування поглинених часток відбувається усередині фагосоми - поза внутрішнім середовищем клітки.
Якщо мова йде про живі мікроорганізми, а фагоцити здатні захоплювати живі мікроорганізми, то спочатку вони повинні бути убиті. У лейкоцитах діють два бактерицидних механізми:
1) залежний від кисню
2) не залежний від кисню.
Залежний від кисню бактерицидний фактор зв'язаний з утворенням активних метаболітів кисню. Продукція цих речовин починається після контакту фагоцитів з опсонізированими бактеріями. Саме в цей час фагоцити, що у звичайних умовах використовують енергію анаеробного гліколізу, починають посилено поглинати кисень, що позначають терміном респіраторний вибух.
Виникнення респіраторного вибуху обумовлено активацією цитопламатичної НАДФН-оксидази, що каталізує одноелектронне відновлення молекули кисню до супероксидного радикального аніона, "відбираючи" електрон від відновленого піридинового нуклеотиду НАДФН "респіраторного вибуху, що витрачаються в час," запаси НАДФН починають негайно заповнюватися посиленим окислюванням глюкози через гексозомонофосфатний шунт.
Велика частина утворюваних при відновленні ПРО2 супероксидних аніонів ПРО2 - піддається дисмутації до Н2 ПРО2 .
Деяка частина молекул Н2 ПРО2 взаємодіє в присутності чи заліза міді із супероксидним аніоном з утворенням надзвичайно активного гідроксильного радикала ВІН- .
Цитоплазматична НАДФ-оксидаза активується в місці контакту фагоцита з мікробом, а утворення супероксидних аніонів відбувається на зовнішній стороні мембрани лейкоцитів, поза внутрішнім середовищем клітки. Процес продовжується і після завершення утворення фагосоми, унаслідок чого усередині її створюється висока концентрація бактерицидних радикалів. Проникаючі усередину цитоплазми фагоцита радикали нейтралізуються ферментами супероксиддисмутазой і каталазой.
Система утворення бактерицидних метаболітів кисню діє у всіх професійних фагоцитах. У нейтрофілах разом з нею діє ще одна могутня бактерицидна система – система міелопероксидази (подібна з нею лероксидазна система мається також у еозинофілів, але її немає в моноцитів і макрофагів).
Міелопероксидаза - фермент, що міститься в азурофільних гранулах нейтрофілів, катализує реакцію між іоном галогену (звичайно хлору) і перекисом водню, що приводить до утворення хлорноватистої кислоти (гіпохлоритного аніона).
Гіпохлорит робить виражена бактерицидна дія сам по собі. Крім того, він може реагувати з чи амонієм амінами, утворити бактерицидні хлораміни.
Незалежний від кисню бактерицидний механізм зв'язаний з дегрануляціею - надходженням усередину фагосоми бактерицидних речовин, що містяться у внутрішньоклітинних гранулах фагоцитів.
Коли утворення фагосоми завершується, до неї впритул наближаються гранули цитоплазми фагоцитів. Мембрана гранул зливається з мембраною фагосоми, і вміст гранул вливається усередину фагосоми. Думають, що стимулом до дегрануляції є збільшення цитозольного Са2+ , концентрація якого зростає особливо сильно поблизу фагосоми, де розташовуються органели, що накопичують кальцій.
Цитоплазматичні гранули всіх облігатних фагоцитів містять велика кількість біологічно активних речовин, здатних убивати і переварювати мікроорганізми й інші поглинені фагоцитами об'єкти. У нейтрофілах, наприклад, мається 3 типи гранул:
1) секреторні пухирці;
2) первинні (азурофільні);
3) вторинні (специфічні) гранули.
Найбільше легко мобілізуємі секреторні пухирці полегшують вихід нейтрофілів із судин, їхню міграцію в тканинах. Знищують і руйнують поглинені частки речовини азурофільних і специфічних гранул. В азурофільних гранулах, крім уже згаданої міелопероксидази, містяться діючі незалежно від кисню низькомолекулярні бактерицидні пептиди дефенсини, слабка бактерицидна речовина лізоцим і безліч ферментів, що руйнують; у специфічних гранулах лізоцим і білки, що зупиняють розмноження мікроорганізмів, зокрема, лактоферрин, связ'ивающий необхідне для життєдіяльності мікроорганізмів залізо.
На внутрішній мембрані специфічних і азурофільних гранул знаходиться протонний насос, що переносить водневі іони з цитоплазми фагоцита усередину фагосоми. У результаті рН середовища у фагосомі знижується до 4-5, що викликає загибель багатьох мікроорганізмів усередині фагосоми. Після того як мікроорганізми гинуть, вони руйнуються усередині фагосоми за допомогою кислих гідролаз азурофільних гранул.
До числа важливих бактерицидних факторів, що діють в активованих макрофагах, варто віднести і продукцію оксиду азоту (NО), що здійснюється за допомогою індуцибільної NO-синтази. Фермент цей активується γ-інтерфероном, фактором некрозу пухлин, Мул-1-бета й іншими запальними цитокінами. NО діє цитостатично на пухлинні клітки, бактерії, паразити, віруси, інгібуя активність багатьох ферментів, що беруть участь у синтезі білків і нуклеїнових кислот.
Не всі живі мікроорганізми гинуть усередині фагоцитів. Деякі, наприклад, збудники туберкульозу зберігаються, виявляючись при цьому "відгородженими" мембраною і цитоплазмою фагоцитів від протимікробних лік.
Активовані хемоаттрактантами фагоцити здатні вивільняти уміст своїх гранул не тільки усередину фагосоми, але і в позаклітинний простір. Це відбувається під час так називаного незавершеного фагоцитозу - у тих випадках, коли по тим чи іншим причинам фагоцит не може поглинути об'єкт, що атакується, наприклад, якщо розміри останнього значно перевищують розміри самого чи фагоцита якщо об'єктом фагоцитозу є комплекси антиген-антитіло, що знаходяться на плоскій поверхні судинного ендотелія. При цьому вміст гранул і продукуємі фагоцитами активні метаболіти кисню впливають і на об'єкт атаки, і на тканині організму хазяїна.
Ушкодження тканин хазяїна токсичними продуктами фагоцитів стає можливим не тільки в результаті незавершеного фагоцитозу, але і після загибелі чи лейкоцитів унаслідок руйнування мембрани фагосоми самими поглиненими часточками, наприклад часточками чи кремнію кристалами сечової кислоти.
6. Спеціалізовані функції нейтрофілів, моноцитів і еозинофілів при запаленні
Нейтрофільние лейкоцити першими инфільтрируют зону запалення. Їх називають клітками "першої лінії захисту" чи "загоном швидкого реагування". Це - високодиференційовні, рухливі клітки, що, вийшовши із судин, швидко знаходять свої мішені, поглинають і руйнують їх за допомогою механізмів фагоцитозу. Нейтрофіли ефективно захищають людини від багатьох бактеріальних і грибкових інфекцій. Вони є головними клітками запального ексудата протягом перших 24 ч гострої запальної відповіді.
Протягом наступних 24 ч їх поступово заміщають моноцити. Це можна пояснити тим, що, по-перше, тривалість життя нейтрофілів поза судиною не перевищує48 ч, тоді як моноцити можуть жити у вогнищі запалення кілька доби; по-друге, стимули, що підтримують міграцію моноцитів, діють більш тривалий час, чим стимули, що підтримують міграцію нейтрофілів.
Моноцити крові починають мігрувати з мікроциркуляторних судин на кілька годин пізніше нейтрофілів. У вогнищі запалення вони перетворюються в дуже активні запальні макрофаги - рухливі клітки, що захищають організм від інфекційних агентів, що проникнули в його, за допомогою фагоцитозу. Як і нейтрофіли, макрофаги секретиру-ют лізосомальні ферменти і кисневі радикали В теж час макрофаги відрізняються від нейтрофілів, властивостями, особливо важливими на більш пізніх стадіях гострого запалення й у механізмах загоєння рані. Макрофаги здатні розпізнавати, а потім поглинати і руйнувати ушкоджені, нежиттєздатні клітки власного організму, у тому числі і лейкоцити. З цим зв'язана їхня надзвичайна роль в очищенні від запального ексудата, що необхідна для нормального плину відбудовних процесів. Макрофаги - головні клітки, що розчиняють залишки ушкодженої сполучної тканини. Вони синтезують і секретують нейтральні протеази (еластаза, колагеназа, активатор плазміногена), що руйнують позаклітинно колагенові і еластинові волокна сполучної тканини. Дрібні фрагменти, що утворяться в результаті протеолізу, з’єднувальнотканинного матрикса поглинаються потім макрофагами і розкладаються внутріклітинно з залученням лізосомальної системи.
Макрофаги беруть участь в імунній відповіді хазяїна в якості анти-генпрезентуючих кліток. У вогнищі запалення вони поглинають антигенні речовини, доставляють їх у відповідні лімфатичні вузли, де в зміненому виді представляють лімфоцитам.
Макрофаги відіграють ключову роль у загоєнні раней. У тварин, позбавлених мононуклеарних фагоцитів в експерименті, рані не гояться. Це можна пояснити тим, що макрофаги секретують фактори росту для фібробластів і інших мезенхимальних кліток, продукують фактори ангіогенеза, що керують реваскуляризаціею ушкодженої тканини. Нарешті, активовані макрофаги продукують цитокіни інтерлейкін-1, інтерлейкін-6, фактор некрозу опухолей-ос, що викликають ряд важливих системних захисних реакцій, що позначаються "реакціями гострої фази".
Еозинофіли накопичуються в тканинах при запаленні, викликуваному патогенними гельмінтами і найпростішими, і при алергійних запальних реакціях, опосередковуваних Ig, таких, як риніт і атопічна бронхіальна астма.
Нагромадження еозинофілів у тканинах обумовлено їхньою міграцією з мікроциркуляторних судин під впливом селективних і неселективних хемоаттрактантів До числа перших відноситься хемокінеотаксин, до числа других лейкотріен-в4, фактор активації тромбоцитів, З5а-фрагмент комплементу і відмінні від еотаксина хемокіни.
У вогнищі запалення еозинофіли атакують паразити, розміри яких значно перевершують розміри самих еозинофілів, використовуючи механізм дегрануляції. У дегрануляції еозинофілів істотну роль грають Ig і Ig, що з'єднуються своїми Fab-фрагментами з поверхневими антигенами паразитів, а своїми Fc-фрагментами - зі специфічними рецепторами на мембрані еозинофілів. Взаємодія еозинофілів з фіксованими на мембрані паразитів антитілами є стимулом для викиду вмісту їхніх гранул у позаклітинний простір. Усередині гранул еозинофілів знаходяться катіонні білки, до яких відносяться головний володіючий властивостями основ білок (major basic protein), еозинофільний катіонний білок і еозинофільний нейротоксин (еозинофільний білок X). Усі ці білки, особливо перші два, мають властивості гельминтотоксинів і здатні викликати загибель паразитів, що атакуються, наприклад шистосом. Крім катіонних білків, усередині гранул еозинофілів міститься фермент пероскидаза, дія якої подібно дії міелопероксидази нейтрофілів.
Однак катіонні білки еозинофілів роблять токсичну дію не тільки на патогенні мішені, але і на клітки хазяїна, що відіграє важливу роль у патогенезі захворювань, що супроводжуються еозинофілией, і насамперед у патогенезі атопичних захворювань легень.
7. Медіатори запалення
Результати спеціальних досліджень свідчать про те, що характер гострої запальної відповіді певною мірою не залежить від якості викликавшого його стимулу, що ушкоджує.
Весь хід запального процесу регулюється в основному ендогенними хімічними речовинами, що з'являються у вогнищі ушкодження і називаються медіаторами запалення.
Джерелами медіаторів запалення можуть бути білки крові і міжклітинної рідини, усі клітки тіла, неклітинні елементи сполучної тканини.
Хімічна природа медіаторів запалення різна. Роль медіаторів запалення виконують моноаміни, пептиди, білки, ліпіди, нуклеотиди і нуклеозиди, протеоглікани.
Частина потенційно активних медіаторів запалення утвориться спеціальними клітками постійно, завчасно, без всякого ушкодження. Ці медіатори накопичуються в спеціальних "сховищах", наприклад у гранулах гладких кліток, і вивільняються з нихтотчас після ушкодження. Такі медіатори називають преформованими (заздалегідь утвореними) медіаторами, прикладом яких може служити гістамін. Інші медіатори, утворені extempore у відповідь на ушкодження, називають медіаторами, що новоутворяться, типовий приклад - простагландини.
Гістамін. Гістамін міститься в гранулах тканевих базофілів (гладкі чи клітки лаброцити) у комплексі з гепарином і химазой у неактивній формі. У вільному стані він робить судинорозширювальну дію на дрібні судини (капіляри, венули), збільшуючи проникність їхньої стінки. У малих дозах гістамін розширює артеріоли, у великих — звужує венули. Викид гістаміна здійснюється разом з викидом у навколишнє середовище усіх чи частини гранул тканевих базофілів при їх дегрануляції. Цьому може сприяти вплив тепла, що іонізує чи ультрафіолетового випромінювання, розчинів солей, кислот, білків, синтетичних полімерів і мономерів, поверхнево-активних речовин. Дегрануляція завжди спостерігається при імунних реакціях, тобто при взаємодії антигену з антитілом на поверхні тканевих базофілів.
Іншим клітинним медіатором запалення є серотонін. У людини він міститься в тромбоцитах, хромафинних клітках слизуватої оболонки кишок, а також у деяких нервових структурах. При руйнуванні кліток серотонін надходить у середовище, викликаючи
8-09-2015, 19:41