Цитофизиология моноцитов и их роль в системе мононуклеарных фагоцитов
Моноциты активно выселяются в ткани из сосудистого русла, причем эта миграция усиливается под влиянием продуктов, выделяемых поврежденными тканями, микробами, а также под действием цитокинов. Моноциты обладают высокой активностью фагоцитоза и способны осуществлять иммунный фагоцитоз благодаря взаимодействию их плазмолеммы с опсонизированными микроорганизмами, которое опосредуется рецепторами к IgG и СЗ-компоненту комплемента. При фагоцитозе в моноцитах, как и в нейтрофилах, генерируются токсические биоокислители (перекись водорода, супероксидный и гидроксильный радикалы, синглетный кислород), а также окись азота. Моноциты, как и образующиеся из них макрофага, способны также к нефагоцитарному уничтожению микрорганизмов, путем воздействия на них микробоцидных веществ, секретируемых в межклеточное пространство.
Превращение моноцитов в макрофаги происходит в тканях под влиянием местных факторов микроокружения. Некоторые исследователи полагают, что до этого превращения моноциты способны несколько раз делиться. Образующиеся макрофаги обладают, наряду с общими свойствами, некоторыми частными отличиями, обусловленными ткане- и органоспецифическими особенностями их существования и функционирования.
Моноциты, мигрирующие в ткани, дают начало макрофагам соединительной ткани (гистиоцитам), ряду органоспецифических макрофагов - клеткам Купфера печени, альвеолярным макрофагам легкого, макрофагам костного мозга, селезенки, тимуса, лимфатических узлов, полостей тела (перитонеальным, плевральным, перикардиальным), центральной нервной системы (микроглии), остеокластам (рис. 7-13). Предполагают, что и специализированные макрофаги в тканях способны к делению, однако оно недостаточно для поддержания их популяций, которое осуществляется путем постоянного притока моноцитов из крови и их преобразования в макрофаги.
Структурно-функциональные изменения моноцитов при их превращении в макрофаги включают:
существенное увеличение размеров клетки (до 25-50 мкм), а также содержания в ее цитоплазме митохондрий, пиноцитозных пузырьков и, в особенности, лизосом, размеров комплекса Голъджи;
преобразования плазмолеммы с формированием значительного числа складок, увеличением количества микроворсинок, нарастанием содержания рецепторов к IgG и СЗ-компоненту комплемента;
повышение активности дыхательных и лизосомальных ферментов, одновременное снижение содержания пероксидазы;
усиление подвижности, общей метаболической активности, адгезивных свойств, способности к пиноцитозу и фагоцитозу, общее возрастание микробицидности;
изменения чувствительности к гормонам.
Фагоцитоз у макрофагов, как у моноцитов и нейтрофилов, сопровождается "респираторным взрывом". Он может осуществляться как неиммунный фагоцитоз (в отсутствие воздействия специфических факторов сыворотки) или как иммунный фагоцитоз (после опсонизации, благодаря наличию рецепторов к IgG и СЗ-компоненту комплемента на плазмолемме макрофага.
Макрофаги из различных органов и тканей обладают неодинаковыми свойствами, в частности, различиями в способности к уничтожению микробов; определенная специфика характерна и для отдельных клеток среди однотипных макрофагов.
Резистентность микроорганизмов к действию микробицидных механизмов макрофагов обеспечивается несколькими путями. Так, некоторые микробы, например, возбудители туберкулеза (Mycobacterium tuberculosi) и токсоплазмоза (Toxoplasma gondii), избегают действия микробицидных механизмов и выживают в фагосомах макрофагов благодаря тому, что выделяют вещества, которые препятствуют слиянию лизосом с фагосомами. Другие (например, лейшмании) сохраняют жизнеспособность в фаголизосомах, так как обладают стенкой, резистентной к действию лизосомальных ферментов и низких значений pH, третьи (например, Trypanosoma cruzei) могут проникать из фагосом в гиалоплазму.
Активация макрофагов - процесс, обеспечивающий дальнейшее усиление их метаболической, локомоторной, фагоцитарной, антимикробной, противоопухолевой и секреторной способности - происходит при непосредственном контакте с микроорганизмами, а также под влиянием их продуктов или цитокинов - ИЛ-2, ИЛ-4, ФНО, ИФНγ, ФАТ, колониестимулирующих факторов (КСФ). Активированные макрофаги приобретают способность к уничтоженшо ряда микроорганизмов, которые могли выживать в фаголизосомах неактивированных клеток и даже разрушать их. Индукция выработки значительных количеств окиси азота усиливает цитотоксичность макрофагов по отношению к опухолевым клеткам и микроорганизмам. Макрофаги, неспособные уничтожить фагоцитированные ими микроорганизмы, благодаря своей подвижности превращаются в их разносчиков и тем самым могут содействовать распространению инфекции по организму.
Макрофаги обладают и другими механизмами влияния на воспалительные реакции, так как они способны разрушать компонента комплемента, иммуноглобулины, кинины. В очагах воспаления макрофаги могут стимулировать процессы регенерации ткани путем удаления погибших клеток и секреции факторов, вызывающих пролиферацию и функциональную активацию фибробластов - клеток, обеспечивающих выработку компонентов межклеточного вещества.
Видоизменения макрофагов в тканях и особые виды макрофагов
В тканях могут встречаться макрофаги, перегруженные продуктами неполного переваривания фагоцитированных ими субстратов, а также макрофаги, изменившиеся в результате взаимодействия между собой и с другими клетками, в первую очередь, лимфоцитами (в очагах хронического воспаления). Такие макрофаги приобретают ряд морфологических особенностей, столь характерных, что они служат их диагностическими признаками и обусловливают особые названия этих клеток:
"Пылевые" клетки - альвеолярные макрофаги легкого, перегруженные частицами пыли из вдыхаемого воздуха и выявляемые в мокроте;
Клетки ”сердечных пороков" - альвеолярные макрофаги, содержащие в цитоплазме большое количество железа в результате переваривания эритроцитов, попадающих в просвет альвеол при некоторых пороках сердца вследствие повышения давления в легочных сосудах и увеличения проницаемости их стенки.
”Пенистые”, или "ксантомные" (от греч. xantos - желтый - по цвету включений) клетки - макрофаги, с резко вакуолизированной цитоплазмой, перегруженные различными по химическому составу липидами (например, в очагах атеросклеротических поражений артерий, при повышенных уровнях липидов в крови, при наследственных заболеваниях, связанных с накоплением липидов - болезни Нимана-Пика, Гоше, Фабри и др.).
Гигантские многоядерные клетки - образуются в очагах хронического воспаления в результате слияния нескольких макрофагов друг с другом (см. рис. 7-13), поэтому их точнее следовало бы отнести к симпластам. Имеют разнообразную форму и нередко достигают очень крупных размеров, оправдывая свое название. В их цитоплазме могут находиться фагоцитированные микроорганизмы, различные клетки и их фрагменты.
Эпителиоидные клетки - располагаются в очагах хронического воспаления в виде рядов и скоплений, внешне напоминая клетки эпителия (что обусловило их наименование) - см. рис. 7-13. Характеризуются редукцией лизосомального аппарата, падением фагоцитарной активности при одновременном развитии синтетического аппарата. Специализируются на секреции различных регуляторных веществ (цитокинов, хемотаксических веществ, факторов роста) и ферментов в межклеточное пространство. Характер секретируемых веществ зависит от особенносей микроокружения этих клеток. Тем самым они оказывают сложное регулирующее действие на течение хронического воспаления.
№9. Агранулоциты. Лимфоциты. Классификация. Строение и функции
Лимфоциты занимают второе место по численности среди лейкоцитов крови взрослого (после нейтрофильных гранулоцитов). Они представляют собой группу морфологически сходных, но функционально разнообразных лейкоцитов, относящихся к агранулоцитам. Лимфоциты различаются экспрессией ряда молекул (маркеров) на своей поверхности, которые выявляются лишь при использовании специальных иммуноцитохимических методов. Источником развития лимфоцитов служат красный костный мозг и лимфоидные органы, из которых они попадают в кровь и лимфу. Большая часть этих клеток после циркуляции в крови проникает из сосудов в различные ткани, впоследствии вновь возвращаясь в кровь (рециркулирует). Лимфоциты составляют большую часть клеток в лимфоидных органах, относящихся к иммунной системе (лимфатических узлах, миндалинах, селезенке, пейеровых бляшках, аппендиксе и др.). Общий суммарный объем лимфоцитов в организме эквивалентен размерам такого органа, как печень.
Функции лимфоцитов:
Обеспечение реакций иммунитета - специфической защиты от чужеродных и измененных собственных антигенов, которая осуществляется благодаря выработке антител (гуморальный иммунитет) или контактному воздействию клеток-эффекторов иммунной системы (клеточный иммунитет). Лимфоциты являются главными клетками иммунной системы.
Регуляция деятельности клеток других типов в иммунных реакциях, процессах роста, дифференцировки и регенерации тканей посредством контактных взаимодействий и секреции ряда цитокинов (лимфокинов).
Содержание лимфоцитов в крови взрослого в норме составляет:
относительное - 20-35% (по некоторым источникам - 20-50%), абсолютное - 1000-3000 клеток/мкл. Размеры лимфоцитов варьируют в широких пределах и позволяют выделить три их группы, которые различаются также по своим морфологическим и функциональным особенностям: малые, средние и большие лимфоциты.
Малые лимфоциты (диаметр на мазках - 6-7 мкм) - наиболее многочисленная группа (в крови составляют до 80-90% всех лимфоцитов). Их считают зрелыми клетками, которые, однако, способны при антигенной стимуляции или воздействии веществ, индуцирующих митоз (митогенов) превращаться в более крупные, пролиферативно активные (властные) клетки в результате так называемого процесса бласт трансформации.
Ядро малых лимфоцитов - круглое, овальное или бобовидное, темное (с преобладанием гетерохроматина и плохо различимыми на стандартно окрашенных мазках ядрышками), занимает до 90% площади клетки (см. рис. 7-1 и 7-12).
Цитоплазма малых лимфоцитов, окружающая ядро в виде узкого ободка, окрашивается резко базофильно. Она содержит сравнительно слабо развитые органеллы - рибосомы, полисомы, цистерны грЭПС, центриоли, митохондрии, азурофильные гранулы (лизосомы), включения гликогена, отдельные вакуоли. Цитоскелет лимфоцитов сравнительно хорошо выражен; он представлен микротрубочками, промежуточными виментиновыми филаментами и микрофиламентами. Последние накапливаются по мере дифференцировки и в покоящемся лимфоците сосредоточены преимущественно под плазмолеммой. При активации клетки они концентрируются в микроворсинках и псевдоподиях (с помощью которых лимфоцит мигрирует через стенку венул).
Средние лимфоциты (диаметр на мазках - 8-9 мкм) в крови человека составляют около 10% всех лимфоцитов. Морфологически они сходны с малыми лимфоцитами, однако их ядро светлее (содержит меньше гетерохроматина), цитоплазма развита значительнее и занимает относительно больший объем в клетке.
Большие лимфоциты (диаметр на мазках - 10-18 мкм) в значительном количестве встречаются лишь в лимфоидной ткани и обычно отсутствуют в крови (за одним исключением - см. ниже). Они характеризуются относительно светлым (с преобладанием эухроматина) ядром округлой или бобовидной формы с отчетливо выявляемыми ядрышками, обширной слабобазофильной цитоплазмой со сравнительно хорошо развитыми органеллами. Они обычно являются активно делящимися (властными) формами развивающихся клеток лимфоидного ряда - лимфобластами или иммунобластами.
Большие гранулярные лимфоциты (БГЛ) - особая разновидность больших лимфоцитов, циркулирующих в крови взрослого человека. Они составляют 510% (по некоторым источникам - до 15%) лимфоцитов крови. Ядро БГЛ - бобовидное, с вдавлениями, умеренно плотное, смещенное к одному краю клетки, что делает ее асимметричной. Цитоплазма светлая, содержит 30-50 крупных азурофилъных гранул диаметром 0.5-2.0 мкм, которые концентрируются на полюсе, противоположном тому, где располагается ядро. Гранулы содержат ряд веществ (перфорин, гранзимы и др.), обеспечивающих цитотоксическую активность этих клеток. Под электронным микроскопом в них выявляется плотный гомогенный центр, окруженный мелкозернистым матриксом низкой электронной плотности.
БГЛ выполняют функцию NK-клеток, или натуральных киллеров (от англ. killer - убийца) - особой разновидности эффекторных клеток иммунной системы (см. ниже, а также главу 8).
Классификация лимфоцитов по функциональному признаку выделяет Т- и Влимфоциты. Они различаются: (1) местом своей дифференцировки, (2) характером экспрессии интегральных белков (клеточных маркеров) на плазмолемме, (3) ролью в обеспечении клеточного (Т-лимфоциты) или гуморального (В-лимфоциты во взаимодействии с Т-лимфоцитами) иммунитета, (4) содержанием в крови (см. ниже) и (5) распределением в органах иммунной системы и периферических тканях.