Уничтожение лиганда

Последняя стадия фагоцитоза – уничтожение лиганда. Основным оружием фагоцитов являются продукты частичного восстановления кислорода – перекись водорода и так называемые свободные радикалы. Они вызывают перекисное окисление липидов, белков и нуклеиновых кислот, благодаря чему повреждается мембрана клетки.

Активация фагоцитов связана со значительными перестройками функции клетки. Она наступает уже при контакте фагоцита и фагоцитируемого комплекса. При этом происходит целый ряд морфологических и биохимических процессов, наиболее яркими из них являются усиление метаболизма, миграция, адгезия и дегрануляция.

В результате взаимодействия фагоцита и стимулятора резко увеличивается потребление клетками глюкозы, активация отдельных ферментов, образование активных форм кислорода и других прооксидантов, появление продуктов активации цикло- и липооксигеназ. Реакции эти развиваются внезапно и с чрезвычайной быстротой, что послужило поводом назвать это явление «кислородным» или «респираторным взрывом». Установлено, что после стимуляции полиморфноядерных лейкоцитов (ПЯЛ) потребление кислорода возрастает в 50-100 раз.

Общим признаком активации фагоцитов является увеличение в цитозоле содержания Са²⁺. Эта реакция является самым быстрым ответом на стимуляцию и осуществляется с помощью цепи довольно сложных биохимических превращений, сопровождающихся изменением фосфолипидного состава мембраны, появлением простагландинов и лейкотриенов и др. Ионы Са²⁺ поступают в цитозоль из окружающей среды и из так называемых внутриклеточных депо.

Увеличение содержания Са²⁺ в цитозоле лейкоцитов запускает кальций-зависимые процессы, приводящие к праймингу клетки, что выражается в увеличении её функциональной активности, усилении синтеза биологически активных соединений, таких как NO, супероксид-анион-радикал, гипохлорид-анион, Н₂О₂ и др. Продукты метаболизма кислорода обладают бактерицидным эффектом, тогда как оксид азота оказывает влияние на микроциркуляцию крови, ибо он расслабляет сосуды. Последний приводит к вазодилятации и улучшению микроциркуляции. В лейкоцитах за синтез NO отвечает индуцируемая NO-синтаза, появление которой происходит под влиянием ряда стимулов, в том числе липополисахаридов (ЛПС), цитокинов, фрагментов системы комплемента и др. In vivo индуцируемая NO-синтаза образуется в фагоцитах, находящихся в патологически измененных тканях, в частности, в очаге воспаления.

Наиболее ярким проявлением стимуляции фагоцитов является «кислородный взрыв», обусловленный активациейНАДФ^.Н₂-зависимой оксидазы.

Уже в момент контакта рецепторов с фагоцитируемым объектом наступает стимуляция оксидаз – мембранных ферментов, переносящих электроны на кислород и отнимающих их у восстановленных молекул. При образовании фаголизосомы происходит усиленная вспышка окислительных процессов внутри нее, в результате чего наступает гибель бактерий.

Известно, что нейтрофилы обладают миелопероксидазной системой, в состав которой входят миелопероксидаза, Н₂О₂ и окисляемые кофакторы – ионы хлора, брома и йода.

Миелопероксидаза окисляет кофакторы, переводя их в активную форму, и при этом генерируются эффективные микробицидные средства. Нейтрофилы в присутствии миелопероксидазы способны продуцировать гипохлорную кислоту, обладающую вместе с Н₂О₂ антимикробной функцией, а также увеличивающую проницаемость сосудов. Более того, активные формы кислорода, окисляя мембранные белки, способны инактивировать грамположительные и грамотрицательные бактерии, вирусы, грибки, микоплазмы.

Активированные нейтрофилы во время респираторного взрыва продуцируют Н₂О₂ в каскаде активных форм (восстановленных метаболитов) кислорода, в числе которых супероксидный и гидроксильный радикалы, а также синглентный кислород –О₂^-. Последний нарушает проницаемость клеточных мембран и инициирует перекисное окисление липидов. Гидроксильный радикал – продукт восстановления Н₂О₂ – представляет собой чрезвычайно мощный окислитель.

На фагоцитированный объект, заключенный в фагосому или фаголизосому, по системе микротрубочек изливается содержимое гранул, а также образовавшиеся метаболиты. В уничтожении бактерий внутри фагоцита принимает участие фермент лизоцим (муромидаза), вызывающий гидролиз клеточной стенки бактерий.

Ключевую роль в уничтожении лиганда играют также дефенсины – лизосомные катионные пептиды с молекулярной массой около 4-5 кДа, состоящие из 29-42 аминокислот и бо­гатые цистеином и аргинином. Дефенсины сосредоточены в гранулах нейтрофилов. Благодаря положительному заряду, дефенсины, за счет электростатических свойств, легко взаимодействуют с отрицательно заряженными кислыми фосфолипидами, входящими в состав мембраны. В составе дефенсинов обнаружено также относительно высокое содержание аминокислот с гидрофобными боковыми цепями – лейцин, изолейцин, валин, пролин, что позволяет дефенсинам «растворяться» в липидном бислое мембран и таким образом создавать мембранные каналы, способные пропускать ионы и небольшие молекулы. Следовательно, дефенсины являются молекулярными перфораторами мембраны, что и лежит в основе их повреждающего действия мембраны бактериальных клеток, некоторых простейших и грибков.

Кроме того, фагоцитированный объект может быть уничтожен за счет дейст­вия катионных белков, изменяющих поверхностные свойства мембраны; влияния лактоферрина, конкурирующего за ионы железа; различных протеолитических и липолитических ферментов, содержащихся в гранулах фагоцитов и разрушаю­щих мембрану чужеродных и старых клеток, бактерий и вирусов.

Следует обратить особое внимание на то, что стимуляция макрофагов сопровождается секрецией медиаторов воспаления, среди которых особой активностью отличаются TNF, IFg, IL-8 и IL-16. Все они являются активными пептидами и, действуя совместно с брадикинином и фрагментами комплемента С3а и С5а, усиливают фагоцитарную активность лейкоцитов.

Как мы уже отмечали ранее, наряду с завершенным, нередко встречается так называемый незавершенный фагоцитоз. В чем же дело, почему фагоциты не всегда способны справиться с бактериями?

У бактерий существуют три «линии обороны», благодаря которым они способны выживать в организме человека и животных. Первая из них – толстая оболочка бактерий с высокой концентрацией антиоксидантов, нейтрализующих значительную часть активных форм кислорода. Если эта линия обороны будет прорвана фагоцитом, то «в бой» вступают особые участки генетического аппарата, начинающего вырабатывать большое количество каталазы, супероксидисмутазы и других ферментов, разрушающих пероксиды. Второй эшелон обороны сможет сдержать наступление фагоцита лишь в том случае, если активно будут работать все составные части клетки. Но существует еще и третья линия обороны.

В конце прошлого века было установлено, что под воздействием окислительного стресса в бактериях накапливается органическое соединение фосфора, получившее наименование метилэритрит циклопирофосфат (МЭЦ). В дальнейшем было установлено, что МЭЦ является промежуточным соединением в синтезе изопреноидов, стероидов, каротиноидов и других веществ, столь необходимых не только для жизни бактерий, но и любой живой клетки. В то же время под влиянием МЭЦ усиливается токсичность воздействия бактерий на клетки хозяина, в том числе и фагоциты. Следовательно, МЭЦ может считаться фактором вирулентности.

Вероятно, существуют и иные механизмы, позволяющие бактериям (в частности, микобактериям) бороться за свою жизнь внутри фагоцита. Находясь в фагосоме, некоторые бактерии, по всей видимости, выделяют особые биологически активные соединения пептидной природы, действующие на макрофаг или иные фагоциты и подавляющие их активность.

Фагоцитам отводится определённая роль в уничтожении раковых клеток. Но клетка – слишком большой объект для фагоцитоза. В подобной ситуации фагоцит, сближаясь с мишенью, выделяет цитолитические агенты и разрушает клетку. Точно так же могут быть атакованы клетки, зараженные вирусом, крупные микроорганизмы, многоклеточные паразиты, поврежденные клеточные структуры и другие. Из сказанного становится ясно, что не всегда необходим фагоцитоз для уничтожения чужеродных объектов. Лизосомы могут подходить к мембране клетки и, соединяясь с ней, выбрасывать свой секрет, уничтожающий чужеродную клетку.

Фагоцитарной активностью обладают не только макрофаги, моноциты и нейтрофилы. Фагоцитоз осуществляется также эозинофилами и тромбоцитами. И хотя кровяные пластинки способны захватывать незначительное количество бактерий, необходимо учитывать, что их число значительно (в несколько десятков раз) превышает содержание нейтрофилов и моноцитов.

Важная роль в неспецифической резистентности организма принадлежит бактериальной активности сыворотки, которая во многом зависит от содержания особых соединений, способных ферментативным путем уничтожать спорообра­зующие грамположительные бактерии и получивших наименование b-лизины.

Пиноцитоз.Лейкоциты фагоцитируют не только «твердые» частицы, чужеродные клетки, бактерии, вирусы, но способны поглощать из окружающей среды частицы жидкости, в том числе капельки белка. Это явление получило наименование пиноцитоза. По своему механизму пиноцитоз мало отличается от фагоцитоза, за исключением последней стадии – переваривания, которая осуществляется главным образом за счет действия лизосомальных ферментов.