Микробиология Борисов Л.В. Микробиология Борисов Л. Литература для студентов медицинских вузов

• Название: Литература для студентов медицинских вузов
• Анкор: Микробиология Борисов Л.В.pdf
• Дата: 28.01.2017
• Размер: 27.52 Mb.
• Имя файла: Микробиология Борисов Л.В.pdf
• Тип: Литература; #69
• страница: 23 из 78

фагосома.
Следует подчеркнуть, что эндоцитоз микроорганизмов в большой степени зависит от их патогенности. Лишь авирулентные или низко­
вирулентные бактерии (бескапсульные штаммы пневмококка, штаммы стрептококка, лишенные гиалуроновой кислоты и М-протеина) фагоцитируются непосредственно. Большинство бактерий, наделенных факторами агрессивности (стафилококки — А-протеином, кишечные палочки — выраженным капсульным антигеном, сальмонеллы — антигеном, и др, фагоцитируются только после их опсонизации комплементом и/или антителами. Внутриклеточное переваривание начинается по мере поглощения бактерий или других объектов. Оно происходит в фаго- лизосомах, образующихся за счет слияния первичных лизосом с фагосомами. Захваченные фагоцитами микроорганизмы погибают в результате осуществления механизмов микробоцидности этих клеток. Различают кислородзависимые механизмы микробоцидности, связанные с окислительным взрывом, и кислороднезависимые механизмы, опосредованные катионными белками и ферментами в том числе лизоцимом, попадающими в фагосому в результате ее слияния с лизосомами.
Так называемый окислительный взрыв проявляется усилением потребления кислорода и глюкозы с одновременным выбросом биологически активных нестабильных продуктов восстановления кислорода пероксида водорода Н 2, супероксиданионов 0 2, гидроксильных радикалов ОН- . При этом нестабильные кислородные радикалы участвуют в микробоцидности фагоцитов.
Внутриклеточная участь захваченных фагоцитами микроорганизмов может быть различной в зависимости от их вирулентности и способности к внутриклеточному паразитизму. Авирулентные и низ­
ковирулентные бактерии погибают и перевариваются в фаголизосо- мах лизосомными гидролазами.
Незавершенный фагоцитоз. Многие вирулентные бактерии часто не погибают и могут длительно персистировать внутри фагоцитов

Факультативно и облигатно внутриклеточные паразиты после эндо- цитоза сохраняют жизнеспособность и размножаются внутри фагоцитов, вызывая их гибель и разрушение.
Выживание фагоцитированных микроорганизмов могут обеспечивать различные механизмы. Одни патогенные агенты способны препятствовать слиянию лизосом с фагосомами (токсоплазмы, микобактерии туберкулеза. Другие обладают устойчивостью к действию лизосомных ферментов (гонококки, стафилококки, стрептококки группы Аи др. Третьи после эндоцитоза покидают фагосому, избегая действия микробоцидных факторов, и могут длительно персистиро- вать в цитоплазме фагоцитов (риккетсии и др. В этих случаях фагоцитоз остается незавершенным.
П резентативная, или представляющая, функциям акрофагов состоит в фиксации на наружной мембране антигенных эпитопов микроорганизмов. В таком виде они бывают представлены макрофагами для их специфического распознавания клетками иммунной системы — Т-лимфоцитами см. Секреторная функция заключается в секреции фазоцитами биологически активных веществ — цитокинов. К ним относятся вещества, оказывающие регулирующее действие на пролиферацию, дифференциацию и функции фагоцитов, лимфоцитов, фибробластов и других клеток. Особое место среди них занимает интерлей­
кин-1 (ИЛ, который секретируется макрофагами. Он активирует многие функции Т-лимфоцитов, в том числе продукцию интерлей­
кина-2 (ИЛ. ИЛ и ИЛ являются клеточными медиаторами, участвующими в регуляции иммуногенеза и разных форм иммунного ответа. Одновременно ИЛ обладает свойствами эндогенного пирогена, поскольку он индуцирует лихорадку, действуя на ядра переднего гипоталамуса.
Макрофаги продуцируют и секретируют такие важные регуляторные факторы, как простагландини, лейкотриены, циклические нуклеотиды с широким спектром биологической активности.
Наряду с этим фагоциты синтезируют и секретируют ряд продуктов с преимущественно эффекторной активностью антибактериальной, антивирусной и цитотоксической. К ним относятся кислородные радикалы (Oj - Н 2), компоненты комплемента, лизоцим и другие лизосомные ферменты, интерферон. За счет этих факторов фагоциты могут убивать бактерии не только в фаголизосомах, но и нне клеток, в ближайшем микроокружении.
Этими секреторными продуктами может быть опосредовано также китотоксическое действие фагоцитов на различные клетки-«мишени» и клеточно-опосредованных реакциях иммунитета, например в реакции гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ, см. 18.2), при отторжении гомотрансплантатов, в противоопухолевом иммунитете

Рассмотренные функции фагоцитирующих клеток обеспечивают их активное участие в подцержании гомеостаза организма, в процессах воспаления и регенерации, в неспецифической противоинфекци- онной защите, а также в иммуногенезе и реакциях специфического клеточного иммунитета (ГЗТ). Раннее вовлечение фагоцитирующих клеток (сначала — гранулоцитов, затем — макрофагов) в ответную реакцию на любую инфекцию или какое-либо повреждение объясняется тем, что микроорганизмы, их компоненты, продукты некроза тканей, белки сыворотки крови, вещества, секретируемые другими клетками, являются хемоаттрактантами для фагоцитов. В очаге воспаления происходит активация функций фагоцитов. Макрофаги приходят на смену микрофагам. В тех случаях, когда воспалительной реакции с участием фагоцитов оказывается недостаточно для очищения организма от возбудителей, тогда секреторные продукты макрофагов обеспечивают вовлечение лимфоцитов и индукцию специфического иммунного ответа. Естественные клетки-киллеры (ЕК)
В организме человека и животных функционирует популяция лимфоцитоподобных клеток, обладающих естественной цитоток­
сичностью по отношению к клеткам-«мишеням». Они получили название естественных киллеров (ЕК). ЕК являются клетками с эффек- торной противоопухолевой, противовирусной и противопаразитарной активностью. Они способны спонтанно, без предварительного контакта с антигеном убивать опухолевые клетки, а также клетки, зараженные некоторыми вирусами или паразитами. По-видимому, основной функцией ЕК является противоопухолевый надзор. Эта система неспецифической клеточной защиты, вероятно, является филогенетически более древней по сравнению со специфическими
Т-клеточными механизмами иммунитета.
Морфологически ЕК представляют собой большие гранулосодер­
жащие лимфоциты. Характерные для них азурофильные цитоплазматические гранулы являются аналогами лизосом фагоцитирующих клеток. Однако ЕК фагоцитарной функцией не обладают. Неспеци­
фический характер их цитотоксического действия отличает эти клетки от антигенспецифических Т-киллеров и от К-клеток, опосредую­
щих антителозависимую цитотоксичность см. главу 17). Среди лейкоцитов крови человека ЕК составляют от 2 до 12%.
12.3.2. Гуморальные факторы. Лизоцим
Лизоцим представляет собой термостабильный белок типа му колитического фермента. Он содержится в тканевых жидкостях животных и человека — в слезах, слюне, перитонеальной жидкости, плазме и сыворотке крови, в лейкоцитах, материнском молоке и др.
Лизоцим продуцируется моноцитами крови и тканевыми макрофагами. Он вызывает лизис многих сапрофитных бактерий, оказывая менее выраженное литическое действие наряд патогенных микроорганизмов и неактивен в отношении вирусов.
Механизм бактериолитического действия лизоцима состоит в гидролизе связей между М-ацетилмурамовой кислотой и N-ацетилглю- козамином в полисахаридных цепях пептидогликанового слоя клеточной стенки бактерии. Это приводит к изменению ее проницаемости, сопровождающемуся диффузией клеточного содержимого в окружающую среду, и гибели клеток.
Заживление ран в области слизистых оболочек, имеющих контакт с большим количеством различных микроорганизмов, в том числе и патогенных, в известной степени объясняется наличием лизоцима. Система комплемента
Системой комплемента называют многокомпонентную само- собирающуюся систему белков сыворотки крови, которая играет важную роль в поддержании гомеостаза. Она способна активироваться в процессе самосборки, те. последовательного присоединения кобра зующемуся комплексу отдельных белков, которые называются компонентами или фракциями комплемента. Таких фракций известно девять. Они продуцируются клетками печени, мононуклеарными фагоцитами и содержатся в сыворотке крови в неактивном состоянии.
Процесс активации комплемента может запускаться (инициироваться) двумя разными путями, получившими названия классический и альтернативный (рис. При активации комплемента классическим путем инициирующим фактором является комплекс антиген-антитело (иммунный комплекс. Причем антитела только двух классов IgG ив составе иммунных комплексов могут инициировать активацию ком­
племента благодаря наличию в структуре их фрагментов, связывающих фракцию комплемента. При присоединении С к комплексу антиген-антитело образуется фермент (С1-эстераза), под действием которого формируется энзиматически активный комплекс (С4Ь,
С2а), называемый СЗ-конвертазой. Данный фермент расщепляет СЗ на СЗа и СЗЬ. При взаимодействии субфракции СЗЬ с Си С образуется пептидаза, действующая на С. Если инициирующий иммунный комплекс связан с клеточной мембраной, то самособирающийся комплекс С, С, С, СЗ обеспечивает фиксацию на ней активированной фракции С, а затем Си С. Последние три компонента совместно способствуют фиксации Си С. При этом два набора фракций комплемента — С5а, С, С, Си С — составляют мемб-

I
Ag н-At
II
ивитвдоглжків
ЛПС
D - аротаваааа В - балок
А - мм ф в ля ток с ни АКТИВАЦИЯ КОМПЛЕМЕНТА
I - классичаскай аута ли і р і а і і а і н і пут і
Рис. 12.3. Классический (І) и альтернативный) пути активации системы комплемента раноатакующий комплекс, после присоединения которого к клеточной мембране клетка лизируется из-за необратимых повреждений структуры ее мембраны. В том случае, если активация комплемента по классическому пути происходит при участии иммунного комплекса эрит- роцит-антиэритроцитарный Ig, происходит гемолиз эритроцитов если иммунный комплекс состоит из бактерии и антибактериального Ig, происходит лизис бактерий (бактериолизис).
Таким образом, при активации комплемента классическим путем ключевыми компонентами являются Си СЗ, продукт расщепления которого СЗЬ активирует терминальные компоненты мембраноатаку­
ющего комплекса (С5-С9).
Существует возможность активации СЗ с образованием СЗЬ при участии СЗ-конвертазы альтернативного пути, те. минуя первые три компонента C l, Си С. Особенность альтернативного пути активации комплемента состоит в том, что инициация может происходить безучастия комплекса антиген-антитело за счет полисахаридов и липополисахаридов бактериального происхождения — ли- пополисахарида (ЛПС) клеточной стенки грамотрицательных бактерий, поверхностных структур вирусов, иммунных комплексов, включающих IgA и В альтернативном пути активации комплемента необходимо участие сывороточного белка, названного пропердином, который активен лишь в присутствии ионов Mg2+ и требует участия еще двух сывороточных белков факторов В и D. Фактор D в активной форме является протеиназой, расщепляющей фактор В с образованием фрагмента ВЬ. Последний способен в комплексе с СЗЬ играть роль СЗ-

конвертазы альтернативного пути. Функция самого пропердина заключается в стабилизации комплекса СЗЬ ВЬ.
Как видно из описанных каскадов реакций, многие компоненты комплемента при активации проявляют активность протеиназ или эстераз, работающих только внутри системы. При этом в процессе активации комплемента появляются продукты протеолиза компонентов С, С, СЗ и С. Одни из них (фрагменты С4Ь, С2Ь, СЗЬ, С5Ь) участвуют непосредственно в самосборке и активации самой системы комплемента. В отличие от них низкомолекулярные фрагменты
СЗа и С5а, названные анафилатоксинами, по совокупности биологических эффектов — освобождение гистамина из тучных клеток, хемотаксис фагоцитов, нарушение проницаемости сосудов, сокращение гладких мышц и др. — играют существенную роль в патогенезе болезней иммунных комплексов (см. 18.2) и других заболеваний, при которых резко усиливаются связывание и активация комплемента в организме.
Фракции комплемента при их активации классическим или альтернативным путем выполняют ряд эффекторных функций) мембраноатакующий комплекс опосредует цитолитическое и цитотоксическое действие специфических антител на клетки-«ми- шени»;
2) анафилотоксины участвуют в иммунопатологических реакциях) компоненты комплемента изменяют физико-химические свой- гва иммунных комплексов уменьшают степень агрегации и эффективность их фагоцитоза через рецепторы) фрагмент СЗЬ способствует связыванию и захвату иммунных комплексов фагоцитами, опсонизируя объекты фагоцитоза фрагмен- ш СЗЬ, С5а и ВЬ, обладающие свойствами хемоатграктантов, участвуют в развитии воспаления.
В здоровом организме идет довольно интенсивное потребление комплемента за счет постоянного формирования иммунных комплексов, например с антителами против антигенов бактериальной аутоф­
лоры. Поэтому белки системы комплемента быстро обновляются, отличаясь высокой скоростью катаболизма. Потребление комплемен-
III может резко возрастать при разных видах патологии, связанных с усиленным образованием иммунных комплексов при инфекциях и иммунопатологических состояниях. Белки острой фазы
В ходе развития защитных воспалительных реакций после инфицирования или повреждения, а также при онкогенезе и беременности в организме начинается усиленная продукция белков острой фичы. Так назвали большую группу белков, обладающих антимикробным действием, способствующих фагоцитозу, активации комплемен­

та, формированию и ликвидации воспалительного очага. Белки острой фазы продуцируются в печени при действии цитокинов, в основном ИЛ, ФНО-а и ИЛ. Основную массу белков острой фазы составляют С-реактивный белок и сывороточные амилоиды Аи Р. Другие группы белков острой фазы составляют факторы свертывания крови, металлосвязывающие белки, ингибиторы протеаз, компоненты комплемента и некоторые другие. При воспалении содержание в крови большинства белков многократно возрастает, и определение
С-реактивного белка входит в число общепринятых методов диагностики воспалительных процессов.
С-реактивный белок получил название вследствие способности присоединять и преципитировать С-полисахарид Str. pneumoniae. Далее было установлено, что С-реактивный белок (СРБ) присоединяется к фосфатидилхолину — компоненту клеточной мембраны любых клеток. Он способен присоединяться к микроорганизмам, активированным лимфоцитам, поврежденным клеткам разных тканей, активируя при этом комплемент. Присоединяясь к нейтрофильным фагоцитам, СРБ усиливает фагоцитоз и элиминацию объектов фагоцитоза. Вместе с этим СРБ подавляет продукцию супероксида и освобождение из гранул фагоцитов ферментов, защищая тем самым ткани от повреждения.
Сывороточный амилоид Р близок по структуре к СРБ, обладает способностью к активации комплемента.
Сывороточный амилоид А — липопротеин, обладающий способностью к хематтракции нейтрофилов, моноцитов и лимфоцитов. Повышенный уровень этого белка в крови наблюдается при туберкулезе и ревматоидном артрите.
К факторам свертывания крови относятся фибриноген и фактор фон Виллебранда, способствующие образованию сгустков в сосудах зоны воспаления.
Другую группу белков острой фазы составляют белки, связывающие железо — гаптоглобин, гемопексин, трансферрин — и тем самым препятствующие размножению микроорганизмов, нуждающихся в этом элементе.
Уровень ингибиторов протеаз в крови возрастает при воспалении в 2-3 раза. Антитрипсин, антихимотрипсин и макроглобулин препятствуют разрушению тканей протеазами нейтрофилов в очагах воспаления. Цитокины и интерфероны
Медиаторы межклеточных взаимодействий, именуемые ци- токинами, определяют как реакции врожденного и приобретенного иммунитета, таки ряд других жизненно необходимых функций организма, значение которых выходит за рамки иммунологии

Цитокинами называют гормоноподобные медиаторы, продуци­
руемые разными клетками организма и способные повлиять на функции других или этих же групп клеток. Цитокины — пептиды или гликопротеиды, действующие как аутокринные, паракринные или межсистемные сигналы. Цитокины формируются как активированными или поврежденными клетками, таки клетками без дополнительной стимуляции. Регуляторами продукции цитокинов могут быть другие цитокины, гормоны, простагландини, антигены и многие другие агенты, воздействующие на клетку. Некоторые закономерности цитокиновой регуляции могут быть сформулированы следующим образом. Каждая клетка продуцирует разные цитокины.
2. Каждый цитокин может быть продуктом разных видов клеток. Один цитокин обладает разными эффектами действия. Цитокин может стимулировать или подавлять активность клет- ки-«мишени».
5. Каждая клетка имеет рецепторы к разным цитокинам и, следовательно, может подвергаться одновременному или разновременному воздействию нескольких цитокинов.
6. Взаимодействие нескольких цитокинов на клетку может быть синергичным или антагонистичным. Рецепторы цитокинов могут отделяться от клетки и взаимодействовать с цитокинами вне клетки. В этих условиях свободные рецепторы связывают соответствующие цитокины, что препятствует их контакту с клеточными рецепторами. Цитокины, их рецепторы на клетках и во внеклеточных средах составляют сложную функциональную сеть, результат действия которой зависит от взаимодействия этих факторов между собой и другими цитокинами.
9. Цитокины действуют в низких концентрациях порядка 0,001 мкг/мл. Для воздействия на клетку достаточно, чтобы цитокин свя-
іался с 10% клеточных рецепторов к нему.
Цитокины составляют обширный класс медиаторов различного происхождения, обладающих разными свойствами. Их классификация носит условный характер, так как многие ихних обладают одно- нременно несколькими свойствами и могут быть отнесены к разным фуппам. Цитокины объединены в группы в зависимости от их происхождения (лимфокины, монокины), от характера эффекта (провос- палительные, противовоспалительные. Цитокины, регулирующие взаимодействия лейкоцитов между собой и другими клетками, называют интерлейкинами (ИЛ. Большинство цитокинов именуется по действию, которое было впервые обнаружено. Однако дальнейшие исследования раскрыли новые свойства многих из них. Так, например, фактор некроза опухоли превратился в группу цитокинов,

обладающих, как будет показано далее, способностью не только индуцировать гибель (апоптоз) опухолевых клеток, но и стимулировать активность нейтрофильных лейкоцитов, макрофагов и других клеток иммунной системы.
В табл. 12.2 представлены некоторые группы цитокинов.