Клеточные факторы врожденного иммунитета фагоцитоз

К клеточным факторам врожденного иммунитета относят все фагоциты, объединенные в единую мононуклеарную фагоцитирующую систему. В нее включены:

макрофаги ¾ это фиксированные или тканевые, например, альвеолярные, перитонеальные клетки, эпидермоциты кожи (клет­ки Лангерганса и Гренстейна), звездчатые ретикулоэндотелиоциты в печени (клетки Купфера) и подвижные мигрирующие макрофаги (моноциты);

микрофаги ¾ полиморфно-ядерные лейкоциты (нейтрофилы, базофилы, эозинофилы) или циркулирующие микрофаги.

Микрофаги способны захватывать частички не менее 0,1 мк; макрофаги могуг поглощать молекулы биополимеров, вирусы (размеры меньше 0,1 мк).

Функции фа­гоцитов:

1) удаляют из ор­ганизма отмирающие клетки и их структуры (эритроциты, раковые клетки);

2) удаляют неметабилизируемые неорганические вещества, попадающие во внутреннюю среду организма тем или иным путем (например, частички угля, минеральную и другую пыль, проника­ющую в дыхательные пути);

3) поглощают и инактивируют микробы (бактерии, вирусы, грибы);

4) синтези­руют разнообразные биологически активные вещества, необходимые для обеспечения ре­зистентности организма (некоторые компо­ненты комплемента, лизоцим, интерферон, интерлейкины и др.);

5) участвуют в регу­ляции иммунной системы;

6) осуществляют «презентацию» антигенов Т-хелперам, т. е. участвуют в кооперации иммунокомпетентных клеток.

Фагоцитоз (от греч. phages ¾ пожираю, cytos ¾ клетка) ¾ процесс, открытый и изученный И. И. Мечниковым (Нобелевская премия 1908 года), обеспечивает резистентность организма, защиту от ино­родных веществ, в том числе микробов. Это наиболее древняя форма иммунной защиты, которая появилась уже у кишечнополостных организмов. Механизм фагоцитоза состоит в поглощении, переваривании, инактивации инород­ных для организма веществ специализиро­ванными клетками — фагоцитами.

Стадии фагоцитоза:

1) хемотаксис (от греч. chymeia — искусство сплавления металлов и taxis — расположение, построе­ние)- фагоциты способны активно пе­ремещаться к объекту фагоцитоза по гради­енту концентрации особых биологически ак­тивных веществ хемоаттрактантов. Это АТФ-зависимый процесс, в кото­ром участвуют сократительные белки актин и миозин. К числу хемоаттрактантов относятся, например, фрагменты компонентов компле­мента (СЗа и С5а), интерлейкин 8, продукты распада клеток и бактерий.

2) адсорбция микроорганизмов на поверхности фа­гоцита осуществляется за счет слабых хи­мических взаимодействий и происходит ли­бо спонтанно, неспецифически, либо путем связывания со специфическими рецепторами (к иммуноглобулинам, компонентам компле­мента). Кроме того, поверхность бактерий имеет гидрофобные группы, которые способствуют их взаимодействию с рецепторами фагоцитов.

3) поглощение объекта путем инвагинации клеточной мембраны с об­разованием в протоплазме фагосомы, содержащей поглощенный объект. Поглощение адсорбированного на фаго­ците вещества происходит путем эндоцитоза. Это энергозависимый процесс, связан­ный с преобразованием энергии химических связей молекулы АТФ в сократительную ак­тивность внутриклеточного актина и мио­зина. Фагоцитируемый объект окружается цитоплазматической мембраной и образуется внутриклеточ­ная вакуоль ¾ фагосома.

4) слияние фагосомы с лизосомой клетки с образованием фаголизосомы;

5) киллинг (уничтожение жизнеспособных микробов), осуществляемый при участии кислородзависимых и кислороднезависимых механизмов, и переваривание (процессинг) объекта в фаголизосоме с помощью протеаз, нуклеаз и др.;

6) презентация (представление) антигенных пептидов Т-хелперам ¾ антигенные пептиды в цитоплазме макрофага образуют комплекс с молекулами II класса главного комплекса гистосовместимости, которые перемещаются на поверхность клетки и, в последующем, связываются с соответствующими рецепторами Т-хелперов.

Различают завершенный и незавершенный фагоцитоз. Завершенным фагоцитоз считается в том случае, если произошли все стадии процесса. Однако в ряде случаев фагоцитоз носит неза­вершенный характер: поглощенные бактерии (например, иерсинии), вирусы (например, возбудитель ВИЧ-инфекции, натуральной оспы), риккетсии блокируют ферментативную активность фагоцита, не погибают, не разрушаются и да­же размножаются в фагоцитах. Такой процесс получил название незавершенный фагоцитоз.

1. Клеточные факторы врождённого иммунитета. Фагоцитоз и его стадии

Преподаватель: м.н.с., аспирант Григорьев Артём Геннадьевич

2. План занятия

• Клеточные факторы и определение фагоцитоза
• Виды и функции фагоцитирующих клеток
• Основные этапы фагоцитарной реакции
• Компоненты: рецепторы фагоцитов
• Молекулы адгезии: селектины, интегрины и хемокины
• Демонстрация фагоцитоза

3. Клеточные факторы

• Клеточные факторы – это молекулярные компоненты ряда
специализированных клеток, а также выделяемые ими
биологические вещества. Такие клетки обладают
внутриклеточным киллингом или фагоцитозом.
• Фагоцитоз осуществляют полиморфно-ядерные лейкоциты и
мононуклеарные фагоциты (профессиональные фагоциты).
Нейтрофилы и мононуклеарные фагоциты (тканевые макрофаги и
их предшественники моноциты, промоноциты и монобласты)
имеют общее миелоидное происхождение из стволовой
кроветворной клетки, но различаются рядом свойств.

4.

Фагоцитоз — процесс поглощения и
переваривания
инородных
частиц.
Является одним из видов эндоцитоза и
пиноцитоза.
Явление
фагоцитоза
впервые
открыл
в
1883
г.
И.И. Мечников. За объяснение и
демонстрацию
фагоцитоза
был
удостоен в 1909 г. Нобелевской премии.

5. Виды фагоцитов

• Нейтрофилы (палочко- и сегментоядерные)
• Мононуклеарные лейкоциты (промоноциты, моноциты и
тканевые макрофаги)
• Эозинофилы
• Базофилы
• Дендритные клетки (ДК)

6.

• Нейтрофилы (15 суток) (палочко- и сегментоядерные) –
многочисленная, способная к передвижению популяция
фагоцитов, созревание которых начинается и заканчивается в
ККМ. 70% всех нейтрофилов существуют как резерв, а под
действием биологических медиаторов могут перемещаться через
кровь в патологический очаг (органы и ткани) и развивать острый
воспалительный ответ, где и погибают.

7.

8.

• Мононуклеарные лейкоциты (40-60 суток) (промоноциты,
моноциты и тканевые макрофаги). Самый крупный вид
лейкоцитов в крови с большой цитоплазмой, в которой много
лизосом. Состоят из одного полиморфного рыхлого ядра
бобовидной формы. Эти клетки являются самыми
активными фагоцитами среди остальных. Моноциты ещё
незрелые клетки, но попадая в ткани через кровь, созревают в
тканевые макрофаги.

9.

10.

11.

• Эозинофилы (8-12 суток) — полиморфно-ядерные лейкоциты.
Обладают слабой фагоцитарной активностью. Эозинофилы
способны к фагоцитозу, но его активность и эффективность
значительно ниже, чем у нейтрофилов. Защищают от
паразитарных организмов. Активация этих клеток приводит к
выделению токсичных продуктов гранул, оказывающих
губительное действие на гельминтов. Оказываю
противопаразитарный иммунный ответ.

12.

13.

• Базофилы (8-12 суток) – очень крупные гранулоциты с
базофильным S-образным ядром, которое не видно из-за
цитоплазмы с гранулами. Дегрануляция содержимого гранул
усиливает кровоток и проницаемость сосудов для привлечения в
очаг новых клеток.

14.

15.

• Дендритные клетки (DC) —популяция антигенпредставляющих
крупных клеток ККМ с овальным или круглым ядром и с
многочисленными отростками мембраны. Осуществляют
презентацию антигенов Т-клеткам и ведут контроль за
дифференцировкой Т-лимфоцитов, регуляцией активации и
супрессии иммунного ответа. Захватыватывают из окружающей
среды различные антигены при помощи пиноцитоза и рецепторопосредованного эндоцитоза. Поглощают антигены,
процессируют и представляют на своей поверхности в комплексе
с MHC I (все ядросодержащие клетки) или MHC II (только в антигенпрезентирующих клетках (ДК, МФ, В-лимфоциты) классов.

16.

17.

Опсонины – белки сыворотки крови, обволакивающие микробы и
корпускулярные АГ и усиливающие их фагоцитоз (IgG1, IgG3,
частично IgA, белки острой фазы)

18.

19. Основные этапы фагоцитарной реакции

• Хемотаксис
• Адгезия
• Активация мембраны
• Погружение
• Образование фагосомы
• Образование фаголизосомы
• Киллинг и расщепление
• Выброс продуктов деградации

20.

1. Хемотаксис — направленное движение клеток друг к другу или
наоборот за счёт химических факторов (хемоттрактантов)
(миграция лейкоцитов из кровяного русла в очаг воспаления). Ряд
провоспалительных цитокинов оказывает на лейкоциты
хемотаксическое действие.

21.

22.

2. Адгезия к объекту (сближение). Обусловлена наличием рецепторов
для молекул, представленных на поверхности объекта. Распознавание
осуществляется лектиноподобными рецепторами соответствующей
специфичности, в первую очередь маннозосвязывающим белком и
селектинами, присутствующими на поверхности фагоцитов.
• На поверхности фагоцита имеются рецепторы для хемоатрактантов, в
результате чего клетка чувствует градиент хемотаксического сигнала
• В эту стадию происходит опсонизация, распознавание и прикрепление
фагоцита к объекту фагоцитоза
• В сыворотке крови находятся опсонины, соединения, которые
способствуют активации фагоцитоза, а именно процесс узнавания
чужеродного объекта и прилипание фагоцита к нему.

23.

24.

3. Активация мембраны. Подготовка объекта к поглощению путём
активации протеинкиназы С и выхода ионов кальция из
внутриклеточных депо.

25.

26.

4. Погружение. Обволакивание объекта.
• Взаимодействие опсонинов и поверхностных рецепторов
фагоцита. Затем происходит обхват псевдоподиями чужеродной
частицы и погружение её в цитоплазму фагоцита.

27.

28.

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

29.

30.

• 6. Образование фаголизосомы. Слияние фагосомы
с лизосомами. Содержимое лизосом фиксирует и обездвиживает
патоген, после чего происходит бактериолизис. От негативного
действия лизосом макрофаги защищаются
супероксиддисмутазой.

31.

32.

• 7. Киллинг и расщепление. Использование пероксида водорода,
лизоцима и др. для разрушения бактериальных клеток + высокая
активность протеаз, нуклеаз, липаз и других ферментов

33.

34.

• 8. Выброс продуктов деградации.

35.

36.

37. Компоненты: рецепторы фагоцитов

• Паттерн-распознающие рецепторы (ПРР)
• Лектиновые рецепторы
• Фагоцитарные рецепторы
• Рецепторы для хемокинов и хемотрактантов
• Гликопротеиновые рецепторы для цитокинов

38.

Паттерн-распознающие рецепторы (ПРР) врожденного иммунитета
— обеспечивают распознавание большинства патогенов и
молекулярных структур, ассоциированных с опасными для жизни
клеток воздействиями. Ведущими ПРР являются Толл-подобные
рецепторы для распознавания чужого (Toll-like receptor – TLR):
• внеклеточные TLR1, TLR2, TLR4, TLR5, TLR6 и TLR10
• внутриклеточные TLR3, TLR7, TLR8, TLR9, а также NOD1 и NOD2рецепторы.

39.

40.

Лектиновые рецепторы:
• маннозно-фукозные рецепторы, распознающие углеводные
компоненты поверхностных структур микроорганизмов
(бактерии). Стимулируется витамином Д.
• рецепторы для бактериального и клеточного мусора (скавенджер
рецепторы / SCAR) — связывание фосфолипидных мембран и
компонентов собственных разрушенных клеток. Участвуют в
фагоцитозе поврежденных, умирающих клеток и патогенов.
Делятся на несколько классов: А на макрофагах, В и С (на многих
видах клеток). Рецептор класса А имеет 5 типов: SCARA 1-5

41.

42.

Фагоцитарные рецепторы — опосредованное распознавание
опсонизированных антителами и комплементом патогенов и
других чужеродных частиц и клеток.
• Fc-рецепторы и рецепторы для фрагментов активированного
комплемента (CR1, CR3 и CR4 + С3а, С5а, С5b67, вызывающих
хемотаксис МН/МФ в очаг воспаления, а также рецепторы для
фрагмента C1q)
• Рецепторы для Fc-фрагментов IgG — связывание иммунных
комплексов и фагоцитоз бактерий, меченные
иммуноглобулинами и комплементом (эффект опсонизации)

43.

Рецепторы для Fc-фрагментов IgG:
• FcγRI (CD64) — характеризуется высокой аффинностью для IgG и
экспрессирован почти исключительно на макрофагах.
• FcγRII (CD32) низкоаффинный рецептор, экспрессирован на
моноцитах и макрофагах.
• FcγRIII (CD16) экспрессирован на моноцитах и макрофагах,
отличается низкой аффинностью для IgG и связывает иммунные
комплексы или агрегированный IgG.

44.

45.

• Рецепторы для хемокинов и других хемоаттрактантов.
Взаимодействие с лимфоцитами и реагирование на любые
изменения внутренней среды организма. Воспалительные
хемокины (CXCR1, CCR1, CCR2, CCR3, CCR4, CCR5, CCR8 и др.),
продуцируемые эпителиальными клетками и эндотелиальными
клетками сосудов, а также резидентными МФ стимулируют
хемотаксис новых клеток, участвующих в защите. Первыми в очаг
воспаления поступают нейтрофилы, позднее начинается
моноцитарно-макрофагальная инфильтрация.

46.

47.

48.

Гликопротеиновые рецепторы для цитокинов. Служит первым
звеном в цепи передачи активационного сигнала к ядру клетки
(ГМ-КСФ или CD115). Позволяет дифференцировать моноциты и их
предшественники от клеток гранулацитарного ряда.
• Рецепторы для IFN-γ (IFNγRI и IFNγRII), через которые происходит
активация многих функций.
• Рецепторы для провоспалительных цитокинов (ИЛ-1, ИЛ-6, TNF-α,
ИЛ-12, ИЛ-18, ГМ-КСФ) участвующие в воспалительном ответе.

49. Молекулы адгезии

Молекулы адгезии – молекулы, отвечающие за контакт между
клетками и их перемещением. Взаимодействие и перемещение
всех миелодных клеток происходит за счет:
• селектинов
• интегринов
• Кадхеринов
• молекул суперсемейства иммуноглобулинов (IgSF).

50.

Селектины— поверхностные молекулы, тканевые лектины
(трансмембранные белки), экспрессирующиеся на лейкоцитах и
эндотелиальных клетках и вовлекаются в лейкоцитарную адгезию,
включая хоминг к лимфоидной ткани.

51.

52.

Интегрины — многофункциональные молекулы адгезии, которые
проводят внутренние и внешние сигналы клетки. Благодаря им
осуществляется эмиграция лейкоцитов из кровотока и поступления
их в очаг воспаления, взаимодействия с клетками-мишенями и др.
Выделяют несколько субсемейств:
• b1 (CD29 или VLA 1-6)
• b2 (CD18)
• b3 (CD61)

53.

Хемокины — обширная группа цитокинов (полипептиды). На ряду с
интегринами и селектинами могут выступать в роли молекул
адгезии. Важны для направленного движения клеток. По
функциональной роли выделяют:
• гомеостатические хемокины (распределение клеток, а именно
лимфоцитов) по лимфоидным органам.
• провоспалительные хемокины (активация клеток и привлечение
их в очаг воспаления)

54.

55.

Молекулы суперсемейства иммуноглобулинов (IgSF) – молекулы, связывающие растворимые
и поверхностные клеточные лиганды и играют важную роль в презентации антигенов,
клеточной активации, дифференциации, межклеточной адгезии при различных
воспалительных заболеваниях. Выделяют основные молекулы:
• TCR
• BCR
• Иммуноглобулины (Ig)
• Цитокиновые и Fc рецепторы
• HLA
• CTLA-4
• B7-1, В7-2
• ICAM1-ICAM-3 (активированные лимфоциты, моноциты, эозинофилы, фибробласты,
эндотелий, эпителиальные клетки) (удержание тесного контакта клеток в процессе
распознавания), VCAM-1 и др.