Роль макрофагов в воспалительном процессе

        Биологический смысл  экссудации как компонента В. состоит  в отграничении очага В. через сдавление кровеностных и лимфатических микрососудов вследствие интерстиналльного отека,  а также в разведении флогогенов и факторов цитолиза в очаге В. для предотвращения избыточной вторичной альтерации. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

        4.2.2.2. Эмиграция лейкоцитов

        Эмиграция лейкоцитов (лейкодиапедез) – выход лейкоцитов из просвета сосудов через сосудистую стенку в окружающую ткань. Этот процесс совершается и в норме, но при В. приобретает гораздо большие масштабы. Смысл эмиграции состоит в том, чтобы в очаге В. скопилось достаточное число клеток, играющих роль в развитии В. (фагоцитоз и т.д.).

Миграция лейкоцитов к месту повреждения тканей или инфекции (к месту воспаления ) включает три этапа:

1. адгезия (прилипание) на эндотелии сосудов воспаленных тканей в результате заимодействия молекул адгезии на поверхности лейкоцитов и активированных эндотелиальных клеток;

2. проникновение  через эпителий;

3. перемещение  в направлении очага инфекции  или воспаления под влиянием  химического притяжения, называемого хемотаксисом . Эти процессы регулируются присутствующими на поверхности мигрирующих клеток белками (которые взаимодействуют с эндотелием, тканевыми клетками или внеклеточным матриксом), а также растворимыми сигнальными молекулами - хемокинами и другими хемоаттрактантами.

Миграция осуществляется путём диапедеза главным образом через стенку венул. Это ключевое событие в патогенезе воспаления. В основе миграции стоит явление хемотаксиса. Пусковым моментом активации моноцитов является воздействие на рецепторы клеточных мембран разнообразных хемотаксических агентов, высвобождаемых микроорганизмами или фагоцитами, а также образующихся в тканях под действием флогогенного фактора.

Последовательность  выхода лейкоцитов получила название закона Мечникова, согласно которому спустя несколько часов (1, 5-2 часа) с момента  действия альтерирующего фактора интенсивно эмигрируют нейтрофилы и другие сегментоядерные лейкоциты, а затем моноциты и лимфоциты.

Процессу эмиграции  предшествует нарушение осевого  тока движения крови внутри сосуда. В условиях замедления кровотока  эритроциты, объединяясь в «монетные  столбики», занимают центральную часть сосуда, а лейкоциты, имеющие более низкую удельную массу, выходят из осевого тока сначала на границу плазматического слоя, а затем начинают прилипать к эндотелиальным клеткам сосуда. Важная роль в адгезии лейкоцитов отводится так называемым эндотелиально-лейкоцитарным адгезивным молекулам (ЭЛАМ), которые экспрессируются на поверхности лейкоцитов, эндотелиальных клеток и макромолекулах межклеточного матрикса в очаге воспаления. Активаторами экспрессии ЭЛАМ на лейкоцитах и эндотелиальных клетках в зоне воспаления являются биологически активные вещества - цитокины, такие как ИЛ-1, ИЛ-8, ЛТ В4, ФАТ, ФНО-a, a-интерферон, фракции комплемента С5а и Bb, хемотаксические факторы, липополисахариды бактерий и др. Под влиянием указанных медиаторов в лейкоцитах и клетках эндотелия сосудов происходят конформационные изменения мембраны, освобождаются и экспресссируются молекулы адгезии. Большинство цитокинов в одинаковой степени влияет на адгезивность лейкоцитов и эндотелия, однако отмечается и избирательное действие медиаторов на различные клетки. Компоненты комплемента - на моноцитах и гранулоцитах.

В настоящее  время известно несколько классов  молекул клеточной адгезии:

1. Селектины  - лектиновые молекулы клеточной  адгезии, опосредующие самую раннюю  стадию взаимодействия лейкоцитов и сосудистой стенки. Селектины экспрессируются рано и не обеспечивают прочного прикрепления лейкоцитов к эндотелию сосудов. Выделяют три вида селектинов: L-селектины синтезируются всеми лейкоцитами, 
Е-селектины синтезируются эндотелиоцитами. Указанные селектины обеспечивают феномен краевого стояния лейкоцитов. Источником 
P-селектинов являются тромбоциты и эндотелий сосудов, помимо участия в процессах маргинации лейкоцитов, они способствуют адгезии тромбоцитов.

2. Интегрины  - это гетеродимерные белки, экспрессируемые различными лейкоцитами и клетками гемопоэтического ряда. Эндотелий экспрессирует лишь некоторые интегрины. В настоящее время идентифицировано пять видов интегринов. Наиболее важными для миграционного и фагоцитарного процесса являются три гетеродимера. Указанные интегрины ответственны за поздние стадии взаимодействия лейкоцитов, тромбоцитов и эндотелия сосудов.

3. Адгезивные  молекулы суперсемейства иммуноглобулинов (ICAM) - трансмембранные протеины с  пятью внеклеточными доменами, экспрессируемые преимущественно эндотелием. Некоторые из этих молекул синтезируются неактивированными клетками и определяют интенсивность физиологической миграции лейкоцитов. В зоне воспаления под влиянием ИЛ-1, ФНО, гамма-интерферона активируются синтез и экспрессия молекул ICAM, что обеспечивает отсроченную фазу адгезии и эмиграции лейкоцитов. В группу белков, подобных иммуноглобулинам, включены лимфоцитарные рецепторы - СD2, СD58 (LFA-3). Они экспрессируются на Т-лимфоцитах и антигенпредставляющих клетках, участвуют в презентации антигена и контакте цитотоксических лимфоцитов с клетками-мишенями.

4. Адрессины  - белки эндотелиальных клеток  венул лимфоидных органов. Имеют  большое значение в миграции  лимфоцитов в очаги хронического  и аутоиммунного воспаления. При остром воспалении адрессины менее значимы.

5. Хрящевые соединительные  белки. Экспрессируются всеми  видами лейкоцитов, распознают гиалуроновую  кислоту, что обеспечивает перемещение  лейкоцитов в основном веществе  соединительной ткани.

        После адгезии лейкоциты выходят за пределы сосуда на стыке между эндотелиальными клетками. Это объясняется округлением эндотелиоцитов и увеличением интервалов между ними. После выхода лейкоцитов контакты восстанавливаются. Амебиодное движение лейкоцитов возможно благодаря обратимым изменениям состояния их цитоплазмы (взаимоперехода геля в золь - тиксотропии) и поверхностного натяжения мембран, обратимой “полимеризации” сократительных белков – актина и миозина и использованию энергии АТФ анаэробного гликолиза.

В большинстве случаев острого воспаления внутрисосудистые перемещения лейкоцитов и их эмиграция занимают несколько часов. Как правило, первыми в очаг воспаления выходят нейтрофилы, они обнаруживаются в воспаленной ткани уже через 6-24 часа. Несколько позднее эмигрируют моноциты и лимфоциты (24-48 часов). Такая асинхронность эмиграции клеток обусловлена неодновременным появлением молекул адгезии и хемотаксических факторов, специфичных для разных лейкоцитов.

Нужно отметить, что временные интервалы эмиграции  лейкоцитов и последовательность их выхода весьма относительны и определяются типом сосуда, видом воспаления и стадией воспаления.

Так, в зоне воспалительного  процесса, инициируемого возбудителями  туберкулеза, листериоза, хламидиоза, токсоплазмоза, вирусной инфекцией, первоначально в очаге воспаления доминируют мононуклеары, при аллергических реакциях - эозинофилы.  

        Направленное движение лейоцитов объясняется накоплением в очаге В. экзо- и эндогенных хемоаттрактантов – веществ индуцирующих  хемотаксис, повышением температуры (термотаксис), а также развитием условий для гальвано- и гидромаксиса.

При взаимодействии рецепторов и хемоаттрактантов возникает  гиперполяризация мембраны лейкоцита, увеличивается ее проницаемость  для ионов Са, инициируется синтез функционально активных фосфолипидов и циклических нуклеотидов, растет число внутриклеточных органелл, функционирование которых обеспечивает перемещение лейкоцита и секрецию содержимого гранул. Помимо ориентированного движения лейкоцитов, хемоаттрактанты индуцируют адгезию лейкоцитов к эндотелию, способствуют краевому стоянию лейкоцитов и их агрегации в просвете микрососудов.

Хемотаксис опосредуется различными группами веществ:

1. Цитотаксигенами,  которые, не являясь хемоаттрактантами,  генерируют факторы хемотаксиса.

2. Цитотаксинами,  которые оказывают прямое воздействие  на лейкоциты. Некоторые цитотаксины  специфичны для нейтрофилов (например, экстракт культуры Е.coli) , а другие  цитотаксины индуцируют миграцию  гранулоцитов и моноцитов [35].

Хемоаттрактанты могут иметь эндогенное и экзогенное происхождение. Экзогенными хемоаттрактантами являются пептиды бактерий, особенно содержащие N-формиловые группы. Свойствами эндогенных хемоаттрактантов обладают компоненты комплемента, иммуноглобулины, иммунные комплексы, лимфокины и монокины, кинины, лейкотриен В4, продукты липоксигеназного пути превращения арахидоновой кислоты, фактор, активирующий тромбоциты, фактор Хагемана, лизосомальные ферменты и другие.

        После взаимодействия хемоаттрактантов со своими рецепторами  на поверхности нейтрофилов и активированных моноцитов, хаотическое движение фагоцитов прекращается. Фагоциты начинают ориентировано перемещаться по направлению к объекту эндоцитоза в соответствии с градиентами концентрации хемоаттрактантов, то есть становятся ориентированными. Процесс эмиграции может не только стимулироваться, но и подавляться. Рост содержания в очаге В. кортизола тормозит ориентированный хемотаксис нейтрофилов. Гиперкортизолемия, тормозящая миграцию ориентированных полиморфонуклеаров, направлена на предотвращение трансформации воспаления из защитной в патологическую реакцию. 
  
 
 
 
 

        4.2.2.3. Фагоцитоз 

        Проникнув в очаг В., фагоциты выполняют свою главную  фагоцитарную функцию. Фагоцитоз –  эволюционно выработанная защитно-приспособительная реакция организма, заключающаяся в узнавании, активном захвате (поглощении) и переваривании микроорганизмов, разрушенных клеток и инородных частиц специализированными клетками – фагоцитами. К ним относятся полиморфно-ядерные лейкоциты (в основном нейтрофилы), клетки системы фагоцититрующих мононуклеаров (моноциты, тканевые макрофаги), а также клетки Купфера в печени, мезангиальные клетки почек, глиальные клетки в ЦНС и др.

В самом процессе фагоцитоза можно проследить четыре стадии:

1.приближение к фагоцитируемому объекту;

2.контакт, распознавание и прилипание к объекту;

3.поглощение объекта;

4.переваривание.

Главным механизмом приближения является хемотаксис.

Во второй стадии действует несколько механизмов. Первый из них — опсонизация —  покрытие объекта фагоцитоза сывороточными факторами (антителами нормальных и иммунных сывороток). Иммуноглобулины М, G и Е метят объекты фагоцитоза. Роль метки они выполняют либо сами, либо с участием компонентов комплемента. Прилипание осуществляется посредством связи опсонинов со специфическими поверхностными рецепторами фагоцитов: для Fc-фрагмента иммуноглобулинов, для компонентов комплемента (СЗ). Причем имеет место комодуляция рецепторов: в условиях блокады Fc-рецепторов (избыточное количество иммунных комплексов или агрегированного IgG) макрофаг начинает вырабатывать фактор, индуцирующий продукцию Т-клетками лимфокина, который активирует фагоцитоз, опосредованный СЗ-рецепторами.

Второй механизм — инициация сигнала для поглощения частицы. Сигналом для поглощения объекта  и последующих метаболических изменений может быть освобождение под влиянием макрофагаль-ной лейкопептидазы из состава молекулы IgG тетрапептидов тафцина и ригина. Тафцин и регин, действуя как медиаторы воспаления, резко усиливают фагоцитоз, антителогенез, антителозависимую клеточ-но-опосредованную цитотоксичность, миграцию лейкоцитов и стимулирует секрецию интерлейкина-2, выполняя регуляторную функцию в иммунной системе.

Механизм поглощения, составляющий третью стадию фагоцитоза, оптимально происходит только в условиях полного и равномерного покрытия объекта фагоцитоза опсонинами и включает:

последовательную  ассоциацию опсонических детерминант  частиц с панелью рецепторов фагоцита, инвагинацию наружной мембраны фагоцита по типу застегивания молнии;

образование псевдоподий, охватывающих объект и сливающихся друг с другом.

Первый механизм, присущ фагоцитозу клеток и крупных  частиц, второй характерен для поглощения микроорганизмов. Результат в обоих  случаях один — образование фагосомы с частицей внутри. В поглощении участвует цитоскелет фагоцитов, в частности, белки клатрин и актин. В течение 1—2 минут в клетке формируется несколько фагосом. При участии цитоскелета происходит слияние ли-зосом с фагосомами с образованием фаголизосомы.