Фагоцитоз стадии и пути фагоцитоза

Фагоцитоз

Фагоцитоз — механизм действия клеток, необходимый для здоровья человека, который появился раньше.

Стоит задуматься, куда деваются вирусы и микробы, проникшие в организм, куда исчезает оставленная в пальце занозка, и откуда берётся нагноение.

Тело человека составляет много клеток, выполняющих собственные функции. Макромолекулы и вещества проникают внутрь клеток через оболочку, но эти каналы слишком узкие для бактерий и частиц. Поэтому некоторые клетки способны к эндоцитозу – фагоцитозу.

↑ Определение. В чем сущность

Фагоцитами называют лейкоциты (белые кровяные тельца) –и другие клетки многоклеточного животного организма. Фагоцитозом владеют клетки простейших. Когда фагоцит приближается вплотную к чужеродному телу, обтекает содержимым, поглощая и затем, переваривает, такой процесс называется фагоцитозом.

С греческого языка это обозначает «пожирание клеткой». В международной медицине, с окончанием «осис» — это уже называется процессом или явлением. Дословный перевод: при распознавании фагоцитами чужеродных тел, они целенаправленно движутся к объекту, захватывают, поглощают и расщепляют.

Внутри фагоцита содержится пищеварительная вакуоль с ферментами, которыми снабжают многочисленные лизосомы. Различают фагоциты по набору ферментов. Процесс фагоцитоза не получится, если фагоцит не контактирует с «опасным телом», которое требуется уничтожить.

↑ Открытие

В 1881 г., находясь в Италии, Мечниковым, русским бактериологом и иммунологом, изучался механизм внутриклеточного пищеварения в опытах с личинками морских звёзд. Учёный выяснял, способны ли обособленные клетки многоклеточного организма обволакивать частицы пищи и разлагать, как делает амёба.

Вводя в просвечивающее тело личинки кристаллы красного порошка, Мечников отметил, как перед чужеродными телами образовалась преграда из клеток. Клетка обтекала и втягивала в себя кристалл краски. Так появилось предположение о существовании защитных клеток внутри организма. Чтобы подтвердить гипотезу, Мечников провёл другой опыт – с введением окрашенных шипов. Действия клеток повторились: они снова встали на защиту, прогоняя вредителей.

В конце 1882 г. учёный сформировал теорию фагоцитоза: маленькие чужеродные тела, попавшие в организм, поглощаются блуждающими клетками. Это фагоциты, которые играют главную защитную роль в иммунитете, отчего и возникает воспаление. Механизм действия фагоцитов Мечников назвал фагоцитозом.

О результатах опытов иммунолог доложил на VII съезде (1883 г.), где собрались врачи и естествоиспытатели. За полезное для науки открытие, Мечникову и Паулю Эрлиху, выявившему антитела, присуждена в 1908 г. Нобелевская премия в области физиологии и медицины.

↑ Функции

Фагоцитоз относится к древнейшему механизму защиты у многоклеточных организмов против посторонних твёрдых частиц. Но это не единственная функция блуждающих «охранников».

  1. Фагоциты выводят отходы жизнедеятельности клеток со шлаками и токсинами.
  2. Исчезновение хвоста у головастика и превращение личинки во взрослое насекомое так же результат фагоцитоза.
  3. Война с болезнетворными микробами и уничтожение.
  4. Заживление повреждений в организме.
  5. Запоминание «врага» и передача информации, для распознавания в следующий раз, иммунным клеткам.
  6. Образуют новые фагоциты при формировании кровяных леток.
  7. Очищение макрофагами – мусорщиками от ненужных и вредных отмерших клеток для замены новыми структурами.

Эту работу выполняют ретикуло-эндотелиальные клетки:

  • клетками Купфера в печени;
  • селезенку очищают синусоиды;
  • лёгкие — альвеолярными макрофагами;
  • через лимфатические узлы лимфа проходит сквозь фильтровальные клетки;
  • нервную систему очищает микроглия.

Если уничтожение собственной микроструктуры перестанет контролироваться, ткань саморазрушается и развивается заболевание.

↑ Фагоцитоз и пиноцитоз

Отличие фагоцитоза и пиноцитоза в том, что в первом случае клетка захватывает твёрдые частицы, а во втором — вбирание жидкой капли, где содержится вещество (с греческого языка переводится, как пить или впитывание с помощью вместилища, клетки). Таким образом, содержимое клетки пополняется высокомолекулярными соединениями — белками и углеводно-белковыми комплексами.

Пиноцитоз открыт американским учёным У. Льюисом в 1931 г. Жидкая частица окружается и вбирается внутрь с помощью коротких тонких выростов плазматической клеточной мембраны. Плавающие пузырьки перемещаются в клеточном содержимом, сливаются вместе. Так же они присоединяются к внутриклеточным мембранным структурам.

↑ Почему фагоцитоз невозможен в растительной клетке

Фагоцитоз выполняется подвижной плазматической мембраной. У амёбы и других простейших животных это способ питания. В теле человека фагоцитами – лейкоцитами обезвреживаются вредные бактерии и микробы, опасные для здоровья частицы. Наружная мембрана выпячивается и захватывает объект, затем впячивается внутрь.

Растительная клетка сверху покрыта прочными твёрдыми волокнами целлюлозы. Это превращает поверхность в плотную и непластичную оболочку, невозможную к выпячиванию и захвату частиц. По этой причине растительная клетка не сокращается, не двигается и не изменяется.

Читайте также:  Нейрокс® (Neurox) - инструкция по применению, состав, аналоги препарата, дозировки, побочные действи

↑ Клетки, участвующие в фагоцитозе

В организме человека фагоцитоз выполняется дифференцированными мононуклеарно-фагоцитарными клетками и гранулоцитами. Это микрофаги, которые борются с условно – патогенными микроорганизмами и макрофаги. Усиливается фагоцитоз веществами, которые входят в нормальную сыворотку крови позвоночных животных — опсонинами. Эти вещества ослабляют бактерии и микроорганизмы, после чего фагоциты их легко поглощают.

Клетки фагоциты — главные клетки иммунитета, они связываются с «врагами» рецепторами, затем поглощают за 9 мин.

К моноцитам, «дворникам», относят белые кровяные тельца — лейкоциты. Нейтрофилами поглощаются даже превышающие в размерах частицы, не помеха и кислая среда.

Макрофагами, «большими пожирателями» называют фагоциты, способные к захвату и уничтожению частями чужеродных, мёртвых или повреждённых клеток. Причём если это инфицированная или злокачественная клетка, макрофаг оставляет нетронутым некоторые чужеродные компоненты для дальнейшего использования. При этом образуются антигены, помогающие образовывать специфичные антитела. Макрофаги способны разрушать опухоли, образуя некроз.

Нейтрофилы относятся к лейкоцитам и составляют 50-60 % этой группы крови. Маленькие клетки, первыми (за 30 мин.) реагируют на воспаление в организме. Гной состоит из мёртвых нейтрофилов.

Дендритными, антиген-презентующими клетками, с длинными отростками (дендритами), поглощаются патогены. Расположение этих клеток: в кожных тканях и внутренних слизистых оболочках.

Тучными клетками наносится урон грамотрицательным бактериям с антигенами. Кроме того, тучными клетками образуются сигнальные молекулы — цитокины.

«Непрофессиональные» фагоциты – фибропласты, клетки без специальных рецептов. Действия таких клеток ограничено.

↑ Роль в иммунитете

Иммунная защита действует с участием нейтрофилов, макрофагов, дендритных клеток и В-лимфоцитов. Эти клетки умеют распознавать патогенные или посторонние частицы и специально нацеливаются на их уничтожение. Таким образом, сдерживается распространение и размножение инфицирующих клеток. Патогены уничтожаются иммунными клетками с помощью:

  • Кислородных радикалов — высокореактивных молекул, с которыми реагируют биологические молекулы. Стресс увеличивает количество радикалов, нанося разрушительный вред клеточным структурам.
  • Оксида азота, который, с помощью дополнительных молекул, разрушает ненужные биологические молекулы.
  • Антимикробных белков и пептидов, повреждающих или убивающих вредные бактерии
  • Связывающих белков – относятся к врождённому иммунитету. Способны конкурировать с веществами организма, которые помогают бактериям.

↑ Интересные факты

Фагоцит «гоняется» за порученным ему врагом со специфичным антигеном, вызывающим болезнь. Лимфоциты-хелперы, с антителами гамма — глобулинами, помечают вирус. Лейкоциты – супрессоры сообщают о местонахождении бактерии лейкоцитам – убийцам, которые гонятся за обозначенной целью и захватывают.

Прививка – введение вакцины (живые, но ослабленные вирусы или мёртвые), чтобы выявить, как реагирует организм на антигены. Измерение красного пятна – определение скорости действия фагоцитов. После прививки организм способен противостоять инфекционной болезни, запоминая врага. Излишки в организме быстроусвояемых углеводов (глюкоза, фруктоза, сахароза и мёд) снижают действие фагоцитов-макрофагов при гнойно — воcпалительных процессах.

Оболочка туберкулезной палочки устойчива к действию ферментов пищеварительной вакуоли фагоцита и, кроме того, вырабатывает вещество, снижающее действие иммунных клеток. В этом случае возникает образование из «объевшихся» макрофагов — многоклеточная структура, играющая роль саркофага, клетка Пирогова-Лангханса.

↑ Итоги

Механизм фагоцитоза относится к древнему способу, который включает защиту, восстановление и очищение организма, когда появляются чужеродные тела. Таким образом, создавая постоянную внутреннюю среду, обеспечивается выживание организма. Но человеку, кроме этого, требуется помогать собственной иммунной системе: ведением здорового образа жизни, приобретением полезных привычек, избегать стрессов и перегрузки. Так же полезно пить витамины.

Открытие И.И.Мечниковым фагоцитоза. Открытие гуморальных факторов иммунитета (П.Эрлих). Получение лечебных сывороток (Э.Беринг, Э.Ру).

В начале 1880-х годов Мечниковв Мессине, Италия, отправив семью смотреть цирковое представление, спокойно рассматривал под микроскопом прозрачную личинку морской звезды. Он увидел, как подвижные клетки окружают инородную частицу, попавшую в тело личинки. Явление поглощения наблюдали и до Мечникова, но было принято считать, что это — просто подготовка к транспорту частиц кровью. Неожиданно у Мечникова возникло предположение: а что если это — механизм не транспорта, а защиты? Мечников тотчас же ввел в тело личинки кусочки шипов мандаринового дерева, которое он приготовил вместо новогодней елки для своих детей. Подвижные клетки вновь окружили чужеродные тела и поглотили их.

Если подвижные клетки личинки, думал он, защищают организм, они должны поглощать и бактерии. И это предположение подтвердилось. Мечников прежде не раз наблюдал, как белые клетки крови — лейкоциты, так же собираются вокруг проникшей в организм инородной частицы, формируя очаг воспаления. Кроме того, после многих лет работы в области сравнительной эмбриологии он знал, что эти подвижные клетки в теле личинки и лейкоциты человека происходят из одного зародышевого листка — мезодермы. Получалось, что у всех организмов обладающих кровью или ее предшественником — гемолимфой, есть единый механизм зашиты — поглощение инородных частиц клетками крови. Так был открыт фундаментальный механизм, с помощью которого организм защищает себя от проникновения в него чужеродных веществ и микробов. По предложению профессора Клауса из Вены, которому Мечников рассказал о своем открытии, клетки-защитники были названы фагоцитами, а само явление — фагоцитозом. Механизм фагоцитоза был подтвержден в организме человека и высших животных. Лейкоциты человека окружают проникшие в организм микробы и, подобно амебам, образуют выпячивания, охватывают со всех сторон инородную частицу и переваривают ее.

Читайте также:  Отрыв тромба причины, симптомы и последствия 1

Пауль Эрлих

Ярким представителем немецкой школы микробиологов был Пауль Эрлих (1854-1915). С 1891 Эрлих занимался поисками химических соединений, способных подавлять жизнидеятельность возбудителей заболеваний. Ввел в практику лечение четырехдневной малярии красителем метиленовым синим, лечение сифилиса мышьяком.

Начав с работы с дифтерийным токсином в Институте инфекционных болезней. Эрлих создал теорию гуморального иммунитета (по его терминологии — теорию боковых цепей). Согласно ей, микробы или токсины содержат в себе структурные единицы — антигены, которые вызывают в организме образование аптител — особых белков класса глобулинов. Антитела обладают стереоспецифичностью, то есть конформацией, позволяющей им связывать только те антигены, в ответ на проникновение которых они возникли. Так Эрлих подчинил взаимодействие аптиген-антитело законам стереохимии. Вначале антитела существуют в виде особых химических групп (боковых цепей) на поверхности клеток (фиксированные рецепторы), затем часть их отделяется от поверхности клетки и начинает циркулировать с кровью (свободно перерешающиеся рецепторы). Встречаясь с микробами или токсинами, антитела связываются с ними, обездвиживают их и предупреждают их действие на организм. Эрлих показал, что отравляющее действие токсина и его способность связываться с антитоксином — это разные функции и на них можно воздействовать раздельно. Повысить концентрацию антител можно было повторными введениями антигена — так Эрлих решил беспокоившую Беринга проблему получения высокоэффективных сывороток. Эрлих ввел различие между пассивным иммунитетом (введение готовых антител) и активным иммунитетом (введение антигенов для стимуляции собственного антителообразования). Исследуя растительный яд рицин, Эрлих показал, что антитела появляются не сразу после введения в кровь антигена. Он первым изучал передачу части иммунных свойств от матери к плоду через плаценту и к младенцу — с молоком.

Между Мечниковым и Эрлихом возникла долгая и упорная дискуссия в печати об «истинной теории иммунитета». В итоге фагоцитоз получил название клеточного, а антителообразование — гуморального иммунитета. Мечников и Эрлих разделили в 1908 году Нобелевскую премию .

Берингзанимался созданием сывороток путем подбора бактериальных культур и токсинов, которые он впрыскивал животным. Одним из крупнейших его достижений является создание в 1890 г. противостолбнячной сыворотки, которая оказалась очень эффективной при профилактике столбняка при ранениях, хотя и малоэффективной в более поздний период, при уже развившейся болезни.

«Беринг хотел, чтобы честь открытия противодифтерийной сыворотки принадлежала германским, а не французским ученым. В поисках прививки зараженным дифтерией животным Беринг делал сыворотки из разных веществ, но животные погибали. Однажды для прививки он использовал трихлорид йода. Правда, и на этот раз морские свинки тяжело заболели, но ни одна из них не погибла. Воодушевленный первой удачей, Беринг, дождавшись выздоровления подопытных свинок, сделал им прививку из отцеженного по способу Ру бульона с дифтерийным токсином, в котором ранее выращивались дифтерийные палочки. Животные превосходно выдержали прививку, несмотря на то, что получили огромную дозу токсина. Значит, они приобрели иммунитет против дифтерии, им не страшны ни бактерии, ни выделяемый ими яд. Беринг решил усовершенствовать свой метод. Он смешал кровь выздоровевших морских свинок с отцеженной жидкостью, содержащей дифтерийный токсин, и сделал инъекцию этой смеси здоровым морским свинкам — ни одна из них не заболела. Значит, решил Беринг, сыворотка крови животных, приобретших иммунитет, содержит в себе противоядие от дифтерийного яда, какой-то „антитоксин“.

Делая прививки сыворотки, полученной от переболевших животных, здоровым, Беринг убедился, что морские свинки получают иммунитет не только при заражении бактериями, но и при действии на них токсина. Позже он убедился, что эта сыворотка дает также лечебный эффект, то есть, если сделать прививку больным животным, те выздоравливают. В клинике детских болезней в Берлине, 26 декабря 1891 года, ребенку, умиравшему от дифтерии, сделали прививку из сыворотки переболевшей свинки, и ребенок выздоровел. Эмиль Беринг и его шеф — Роберт Кох одержали триумфальную победу над грозной болезнью. Теперь за дело вторично взялся Эмиль Ру. Делая прививки дифтерийного токсина лошадям в коротких интервалах времени, он постепенно добивался полной иммунизации животных. Потом он брал у лошадей по несколько литров крови, выделял из нее сыворотку, из которой стал делать прививки больным детям. Уже первые результаты превзошли все ожидания: смертность, достигавшая прежде при дифтерии от 60 до 70 %, упала до 1–2 %.

Читайте также:  Лампа Вуда своими руками как увидеть и вылечить лишай

В 1901 году Беринг получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине – за работу по сывороточной терапии.

Фагоцитоз

Фагоцито́з (др.-греч. φαγεῖν «пожирать» + κύτος «клетка») — процесс, при котором клетки (простейшие, либо специально предназначенные для этого клетки крови и тканей организма — фагоциты) захватывают и переваривают твёрдые частицы.

Фагоцитоз, наряду с пиноцитозом, является одним из видов эндоцитоза. У некоторых клеток он используется для получения полезных веществ, и для одноклеточных организмов гомологичен питанию. У многоклеточных животных этот процесс взял на себя функцию удаления отходов и патогенов.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Фагоциты
  • 3 Этапы фагоцитоза
  • 4 См. также
  • 5 Примечания

История

Явление фагоцитоза было открыто канадским врачом Уильямом Ослером [1] . Дальнейшее его изучение принадлежит И. И. Мечникову, который выявил этот процесс, проделывая опыты с морскими звёздами и дафниями, вводя в их организмы инородные тела.

Например, когда Мечников поместил в тело дафнии спору грибка, то он заметил, что на неё нападают особые подвижные клетки. Когда же он ввёл слишком много спор, клетки не успели их все переварить, и животное погибло. Клетки, защищающие организм от бактерий, вирусов, спор грибов и пр., Мечников назвал фагоцитами.

Фагоциты

Фагоцитоз осуществляется двумя разновидностями клеток: циркулирующими в крови зернистыми лейкоцитами (гранулоцитами) и тканевыми макрофагами.

У человека различают два типа профессиональных фагоцитов:

У некоторых других животных фагоцитировать могут ооциты, плацентные клетки, клетки, выстилающие полость тела, пигментный эпителий сетчатки глаза [2] .

Этапы фагоцитоза

Основные этапы фагоцитарной реакции сходны для клеток обоих типов. Реакция фагоцитоза может быть подразделена на несколько этапов:

1. Хемотаксис. В реакции фагоцитоза более важная роль принадлежит положительному хемотаксису. В качестве хемоаттрактантов выступают продукты выделяемые микроорганизмами и активированными клетками в очаге воспаления (цитокины, лейкотриен В4, гистамин), а также продукты расщепления компонентов комплемента (С3а, С5а), протеолитические фрагменты факторов свертывания крови и фибринолиза (тромбин, фибрин), нейропептиды, фрагменты иммуноглобулинов и др. Однако, «профессиональными» хемотаксинами служат цитокины группы хемокинов.

Ранее других клеток в очаг воспаления мигрируют нейтрофилы, существенно позже поступают макрофаги. Скорость хемотаксического перемещения для нейтрофилов и макрофагов сопоставима, различия во времени поступления, вероятно, связаны с разной скоростью их активации.

2. Адгезия фагоцитов к объекту. Обусловлена наличием на поверхности фагоцитов рецепторов для молекул, представленных на поверхности объекта (собственных или связавшихся с ним). При фагоцитозе бактерий или старых клеток организма хозяина происходит распознавание концевых сахаридных групп — глюкозы, галактозы, фукозы, маннозы и др., которые представлены на поверхности фагоцитируемых клеток. Распознавание осуществляется лектиноподобными рецепторами соответствующей специфичности, в первую очередь маннозосвязывающим белком и селектинами, присутствующими на поверхности фагоцитов.

В тех случаях, когда объектами фагоцитоза являются не живые клетки, а кусочки угля, асбеста, стекла, металла и др., фагоциты предварительно делают объект поглощения приемлемым для осуществления реакции, окутывая его собственными продуктами, в том числе компонентами межклеточного матрикса, который они продуцируют.

Хотя фагоциты способны поглощать и разного рода «неподготовленные» объекты, наибольшей интенсивности фагоцитарный процесс достигает при опсонизации, то есть фиксации на поверхности объектов опсонинов к которым у фагоцитов есть специфические рецепторы — к Fc-фрагменту антител, компонентам системы комплемента, фибронектину и т. д.

3. Активация мембраны. На этой стадии осуществляется подготовка объекта к погружению. Происходит активация протеинкиназы С, выход ионов кальция из внутриклеточных депо. Большое значение играют переходы золь-гель в системе клеточных коллоидов и актино-миозиновые перестройки.

4. Погружение. Происходит обволакивание объекта.

5. Образование фагосомы. Замыкание мембраны, погружение объекта с частью мембраны фагоцита внутрь клетки.

6. Образование фаголизосомы. Слияние фагосомы с лизосомами, в результате чего образуются оптимальные условия для бактериолиза и расщепления убитой клетки. Механизмы сближения фагосомы и лизосом неясны; вероятно, происходит активное перемещение лизосом к фагосомам.

7. Киллинг и расщепление. Велика роль клеточной стенки перевариваемой клетки. Основные вещества, участвующие в бактериолизе: пероксид водорода, продукты азотного метаболизма, лизоцим и др. Процесс разрушения бактериальных клеток завершается благодаря активности протеаз, нуклеаз, липаз и других ферментов, активность которых оптимальна при низких значениях pH.

8. Выброс продуктов деградации.

Фагоцитоз может быть:

  • завершённым (киллинг и переваривание прошло успешно);
  • незавершённым (для ряда патогенов фагоцитоз является необходимой ступенью их жизненного цикла, например, у микобактерий и гонококков).
Ссылка на основную публикацию
Учащенное сердцебиение после алкоголя причины, что делать что бы успокоить сердце
Сильное сердцебиение после алкоголя Практически каждый человек в своей жизни сталкивается с таким явлением, как учащенное сердцебиение после алкоголя. В...
Услуги детям — Нейромед — диагностика и лечение взрослых и детей
Кому не надо делать ЭКГ. О кардиограмме – подробно Что такое синусовый ритм и расшифровка ЭКГ Антон Родионов врач-кардиолог, кандидат...
Услуги ЭКО в Москве — репродукция и планирование, запись на прием и консультацию врача, отзывы, цена
Что происходит после подсадки эмбрионов ЭКО? После подсадки эмбрионов ЭКО и забора яйцеклеток проходит несколько дней, после чего берет начало...
Учащенное сердцебиение причины, симптомы и способы лечение
Что делать при учащенном сердцебиении Частый пульс однозначно является признаком повышенной нагрузки на сердце, но что бы понять что делать...
Adblock detector