Фагоцитоз, кислород зависимый. Различают следующие стадии фагоцитоза
 Скачать 221.33 Kb.
|
|
В освобождении организма от микробов и других чужеродных факторов активное участие принимает фагоцитоз (клеточная защита). Фагоцитоз - особый процесс поглощения клеткой крупных макромолекулярных комплексов или корпускулярных структур диаметром более 0,5 мкм. Сам термин «фагоцитоз» принадлежит И.И. Мечникову, который описал клетки, участвующие в фагоцитозе (нейтрофилы и макрофаги), и основные стадии фагоцитарного процесса: хемотаксис, поглощение, переваривание. Многие типы клеток организма (клетки эндотелия, фибробласты и др.) способны к фагоцитозу, но все же у млекопитающих выделяют «профессиональные» фагоциты - четыре типа дифференцированных клеток: нейтрофилы, моноциты, макрофаги и дендритные клетки (ДК), основной функцией которых и является фагоцитоз. Все они созревают в костном мозге из СКК и имеют общую клетку-предшественник - миеломонобласт. Различают следующие стадии фагоцитоза:
1. В месте входных ворот инфекции макрофаги и ДК захватывают микроорганизмы, активируются и синтезируют провоспалительные цитокины и хемоаттрактанты - хемокины. Наиболее сильными хемоаттрактантами для нейтрофилов являются IL-8, продукты расщепления комплемента C3a и C5a и продукт распада бактериальных или митохондриальных белков - формил-пептид (fMLP - formyl-Methionyl-Leucyl-Phenylalanine). В воспалительном очаге создаётся градиент хемоаттрактантов, который обусловливает направление движения лейкоцитов - хемотаксиса. Процесс миграции лейкоцитов из крови в ткани (экстравазации) мы рассмотрим на примере нейтрофилов. Этот процесс включает в себя несколько стадий: качение (роллинг), адгезия, распластывание и диапедез. • Роллинг - это обратимое присоединение нейтрофила к эндотелию, осуществляемое благодаря связыванию сиалил-Льюис х (CD15s) гликопро-теина нейтрофила с Е-селектином (CD62E) на эндотелиальных клетках. • Адгезия нейтрофилов к клеткам эндотелия осуществляется с помощью взаимодействия интегринов LFA-1 (CD11a/CD18) и VLA-4 (CD49d/ CD29) с иммуноглобулиноподобными молекулами ICAM-2 (CD102) и ICAM-1 (CD54) и VCAM-1 (CD106), соответственно, экспрессированными на поверхности эндотелия. • Эти взаимодействия инициируют сигнальные каскады, приводящие к изменениям цитоскелета и к распластыванию нейтрофилов, которые после этого более прочно закрепляются посредством тесного контакта интегрина MAC-1 (CD11b/CD18) с ICAM-1 (CD54) эндотелия. • Следующая стадия, диапедез, осуществляется путём гомофильного взаимодействия молекул PECAM-1 (CD31), экспрессированных как на поверхности нейтрофилов, так и эндотелия, а также благодаря выделению нейтрофилами металлопротеиназ, расщепляющих перемычки между клетками эндотелия. Нейтрофил «протискивается» между эндотелиаль-ными клетками и оказывается в воспалительном очаге. Направленное движение фагоцитов к объекту. Клетка становится поляризованной: нити цитоскелета и органеллы ориентированы в направлении источника хемотаксических сигналов, а мембранные молекулы, необходимые для осуществления фагоцитоза, локализованы на полюсе клетки, обращенному к мишени При контакте фагоцитируемых объектов с фагоцитами происходит их распознавание и захват. Адгезия – обязательным условием адгезии фагоцитов служит распознавание объекта фагоцитоза. В отсутствии опсонизации молекулярное распознавание необходимое для прилипания фагоцитов к клеткам-мишеням, осуществляется рецепторами мусорщики, физиологически предназначенные для элиминации липопротеинов и кокков. Вторая группа участвует в элиминации апоптических клеток. Распознование фагоцитов предварительно опспонизированных клеток типично для инфекционных процессов. Существует 2 варианта опсонизации : IgG и фрагмент C3-компонента. Часто оба фактора опсонизируют клетку совмсетно. Опсонизация компонентами комплемента более распространена, т.к. активация комплемента возможна без участия антител (альтернативный и лектиновый пути) или с участием антител, для которых на фагоцитах нет рецепторов (IgM). При распознавании рецепторами своих лигандов происходит сближение фагоцитов с их мишенями, обычно закрепляемое молекулами адгезии Активация мембраны и поглощение частиц, их погружение в цитоплазму и формирование фагосомы. Распознавание мишеней фагоцитоза через различные мембранные рецепторы фагоцитов приводит к запуску процессов активации – погружению и последующему разрушению частицы. На начальных стадиях события происходят на обращенном к мишени участке поляризованной клетки, где должна сформироваться фагоцитарная чаша. На поверхности патогена фиксировано несколько молекул антител. Они обусловливают объединение Fc-рецепторов в кластеры в результате перекрестного сшивания. Это приводит к активации прилежащих к цитоплазматической части рецепторов тирозинкиназ семейства Src. Следующий этап активации направлен на образование продуктов, участвующих в полимеризации актина – процесс, на котором основан фагоцитоз. Нити актина окружают основание формирующейся фагоцитарной чаши. За их адгезию к мембране в этих участках отвечают белки семейства MARCKS, активируемые протеинкиназой С. Полимеризация актина в сочетании с погружением частиц составляет основу формирования фагоцитарной чаши и исходной позиции следующего этапа фагоцитоза. Погружение частицы обусловлено сокращением нитей актина, сконцентрированных вокруг фагоцитарной чаши. Погружение формирующейся фагосомы в клетку завершается смыканием над ней мембраны, подобно застежке-молнии, после этого нити актина исчезают из окружения фагосомы. Процесс разборки актиновых нитей зависит от Са2+ и одновременно актиновые филаменты формируют нити, отходящие от фагосомы внутрь клетки, и их сокращение перемещает фагосому в глубь цитоплазмы. Сразу фагосома не несет бактерицидных веществ и ферментов. Перемещаясь внутрь клетки, фагосома проходит процесс созревания, основу которго составляют множественные акты слияния с фагосомой различных гранул, привносящих в нее эффекторные молекулы. Показатель созревания – смена мембранных маркеров фагосом. Другие показатели созревания- закисление содержимого и изменение спектра ферментов, содержащихся в фаголизосомах. При созревании фагосомы претерпевают изменения, характерные для эндосом в целом. Слияние гранул стимулируется повышением уровня внутриклеточного Са2+ Решающий вклад в созревание фагосом и обретение ими способности убивать и расщеплять поглощенные объекты вносят лизосомы. Слияние фагосомы и лизосомы рассматривают как момент формирования фаголизосомы. В нейтрофилах источник бактерицидных веществ и ферментов для фагосомы – специализированные лизосомоподобные гранулы – специфические (нейтральные, раньше всего сливающиеся с фагосомами), азурофильные (кислые, сливающиеся с фагосомами позже), желатиназные и секреторные гранулы. Сформированная фаголизосома – клеточная органелла, специализированная для осуществления киллинга и расщепления фагоцитированных корпускулярных объектов Внутриклеточный киллинг и переваривание Киллинг происходит в фаголизосомах фагоцитов. Фаголизосомы содержат факторы, разрушающие микроорганизмы. Выделяют несколько групп таких факторов:
 В обеспечении киллинга фагоцитированных м.о. наиболее важна роль производных кислорода. Главное событие в образовании кислородзависимых бактерицидных факторов – кислородный взрыв – быстрое (реализуемое за секунды) и высокопродуктивное осуществление цепи реакций, приводящих к образованию активных форм кислорода. Активные формы кислорода включают высокореактивные свободные радикалы, ионы кислорода и кислородсодержащих химических групп. Образование активных форм кислорода катализируется ферментом NADPH – оксидазой. (СМ реакции на слайде). Кислородзависимые процессы в фагоцитах, приводящие к образованию бактерицидных веществ – активных форм кислорода и галоидсодержащих метаболитов. Слева – основные стадии процесса, справа- химические реакции и их продукты. Оксид азота и его производные . Активные формы азота образуются при окислении аргинина с его превращением в цитруллин. Известно 2 пути превращения аргинина, один из которых катализируется аргиназой и приводит к образованию орнитина. Продукты другого пути, катализируемого NO – синтазой, -цитруллин и оксид азота. Известно 3 изоформы NO – синтазы, из которых эпидермальная и нейрональная экспрессируются спонтанно в соответствующих клетках, а макрофагальная NO – синтаза является индуцибельной (iNOS). Именно макрофагальная изоформа ответственна за образование активных форм азота в фагоцитах. Основной индуктор iNOS – IFNy ; этот фактор вносит важный вклад в усиление микробицидной активности макрофагов. Основные продуценты активных форм азота – моноциты/макрофаги. Хотя нейтрофилы также способны синтезировать некоторое количество оксида азота. К активным формам азота наиболее чувствительны внутриклеточные патогены – микобактерии, грибы, простейшие. Поскольку образование оксида азота возможно вне фагосом в цитозоле, он действует не только на фагоцитируемые микроорганизмы, но и на вирусы, Mycobacterium tuberculosis, грибы и простейшие. Оксид азота обладаетт также тумороцидным эффектом. Дегрануляция. Заключительный этап фагоцитоза. Ее следствия- попадание содержимого фаголизосом в межклеточное пространство. За счет сокращения нитей актиномиозина фаголизосомы транспортируются по каркасу из микротрубочек к клеточной мембране и сливаются с ней. Сигналом к секреции служит повышение уровня внутриклеточного Са2+. Секреция контролируетсся ГуанинТизинФазами семейства Rab |