Этапы функционирования нейтрофилов как клеточных эффекторов острого воспаления 7 страница
Функция эндогенных хемоаттрактантов есть и у фракций системы комплемента, в особенности у С5а. Через хемоаттрактивные свойства своих фракций система комплемента, атакующая после активации патогенные микроорганизмы, усиливает неспецифическую защитную реакцию иммунной системы, вызывая острое воспаление. Если некробиотические изменения тканей приводят к активации системы комплемента по альтернативному пути, то фракции системы комплемента как хемоаттрактанты вызывают острое воспаление, направленное на уничтожение омертвевших клеток и элиминацию их остатков. Свойствами хемоаттрактантов обладают и иммуноглобулины, образующие на поверхности объектов эндоцитоза комплексы антиген-антитело. Благодаря функционированию хемоаттрактантов, через неспецифическую воспалительную реакцию усиливается специфический иммунный ответ. Бактериальный эндотоксин, взаимодействуя с клетками иммунной системы, усиливает высвобождение ими цитокинов-хемоаттрактантов, что служит одним из звеньев патогенеза системной воспалительной реакции. Лизосомальные ферменты, в том числе высвобождаемые активированными полиморфонуклеарами, при воздействии на сыворотку крови и стро- му органов и тканей, приводят к образованию в них эндогенных хемоаттрактантов. Экзогенными хемоаттрактантами являются пептиды бактериального происхождения, в особенности те, которые содержат Л/-формиловые группы. Свойствами хемоаттрактантов обладают кинины и активированный фактор Хагемана. Известно, что повреждение (активация) эндотелия при первичной альтерации ведет к мгновенной аутоактивации фактора Хагемана на поверхности эндотелиальных клеток. В дальнейшем в локусе первичной альтерации происходят связанные друг с другом активация фактора Хагемана, кининогенез и активация системы комплемента по альтернативному пути. Таким образом, активация эндотелия вследствие первичной альтерации приводит к резкому возрастанию содержания хемоаттрактантов в поврежденных тканях.
После взаимодействия хемоаттрактантов со своими рецепторами на поверхности нейтрофилов и активированных моноцитов, их хаотическое движение прекращается. Фагоциты начинают ориентированно перемещаться по направлению к объекту эндоцитоза в соответствии с градиентами концентраций хемоаттрактантов, то есть становятся ориентированными. Взаимодействие хемоаттрактантов со своими рецепторами приводит к пшерполяризации наружной клеточной мембраны нейтрофилов и увеличивает вхождение в них кальция. Кроме того, в нейтрофилах возрастает скорость синтеза функционально активных фосфолипидов и образование циклических нуклеотидов с функциями вторичных мессенджеров. Как и после адгезии к эндотелиоцитам, при ориентированной миграции в полиморфонуклеарах растут число и размеры внутриклеточных органелл (микроскопических канальцев и нитей), функционирование которых обеспечивает перемещение фагоцита. Рост содержания в очаге воспаления кортизола тормозит ориентированный хемотаксис нейтрофилов. Гиперкортизолемия, тормозящая миграцию ориентированных полиморфонуклеаров, направлена на предотвращение трансформации воспаления из защитной в патологическую реакцию. Ги- перкортизолемию в частности обуславливает супрасегментарный эффект на системы нейроэндокринной регуляции таких медиаторов воспаления как цитокины фактор некроза опухолей и интерлейкин-1. Эндоцитоз - это процесс захвата клеткой микроорганизмов, твердых и жидких частиц через инвагинацию вокруг них части наружной клеточной мембраны с образованием вакуолей или везикул, которые в последующем продвигаются внутрь клетки.
Эндоцитоз жидких частиц называют пиноцитозом, а твердых - фагоцитозом. Необходимое условие фагоцитоза - это адгезия микроба, или фагоцитируемой частицы на поверхности нейтрофила или макрофага. Адгезия как этап в филогенетическом отношении древней воспалительной неспецифической реакции происходит через взаимодействие углеводных остатков,, входящих в состав наружной клеточной мембраны микроба и адгезивных; молекул плазматической мембраны фагоцита. Иными словами, в основе; неспецифической иммунной адгезии лежит взаимодействие рецепторов» поверхности фагоцита, которые обладают свойством связываться с элементами наружной клеточной мембраны, общими для многих микробов. Адгезия активирует актин-миозиновую систему фагоцита, что приводит к обхвату фагоцитируемой частицы или клетки выпячиваниями наружной клеточной мембраны, псевдоподиями. По мере присоединения друг к другу близлежащих рецепторов наружной клеточной мембраны фагоцита плазматическая мембрана надвигается на фагоцитируемую клетку или частицу до тех пор, пока частица не будет полностью заключена в вакуоль, которую называют фагосомой. В течение минуты после образования фагосомы цитоплазматические гранулы сливаются с ней и изливают в нее свое содержимое. Заключенный в фагосому микроорганизм подвергается действию целого ряда бактерицидных механизмов, связанных с действием содержимого гранул полиморфонуклеаров. Действие этих механизмов приводит к биохимической деградации частиц, перемещенных в ходе эн- доцитоза внутрь клетки. Адгезию нейтрофилов и других фагоцитов к объекту фагоцитоза ускоряют и усиливают биоактивные молекулы, получившие название опсонинов (греч. opsonion - снабжение пищей). Опсонинами могут быть иммуноглобулины. Через синтез и секрецию иммуноглобулинов, которые как антитела специфичны по отношению к антигенам объектов эндоцитоза, первичный и (или) вторичный иммунный ответ с участием иммунокомпетентных клеток повышает эффективность защитной реакции острого воспаления. При иммунной адгезии относительно стабильный по структуре фрагмент молекулы иммуноглобулина Fc связывается со своим рецептором на поверхности фагоцита. Вариабельный по структуре фрагмент молекулы иммуноглобулина Fab фиксируется на объекте фагоцитоза. Таким образом, осуществляется связывание активированного полифорфонуклеара с объектом эндоцитоза.
Иммуноглобулины - это специфические опсонины, которые соединяются с одним определенным антигеном на поверхности объекта фагоцитоза. Если причиной воспаления служит инвазия в организм бактерий, поверхностные антигены которых в прошлом уже стимулировали систему иммунитета, то эффективность защитной реакции острого воспаления особенно велика. Её повышает специфический вторичный иммунный ответ, который в частности состоит в быстро нарастающей секреции имму- нокомпетентными клетками комплементарных к антигенам бактерий им- муноглобулинов-опсонинов. Способность нейтрофилов и моноцитов к эндоцитозу снижают некоторые острые и хронические инфекционные заболевания и аутоиммунные патологические процессы. Падение способности полиморфонуклеаров и мононуклеарных фагоцитов к эндоцитозу может быть связано со снижением содержания иммуноглобулинов-опсонинов в сыворотке крови. Это обычное следствие врожденного или приобретенного В-клеточного иммунодефицита. В частности это бывает у больных с хроническим сепсисом, при котором избыточная стимуляция клональной экспансии иммунокомпетентных клеток приводит к приобретенному иммунодефициту с недостатком иммуноглобулинов-опсонинов в сыворотке крови. Следующим этапом уничтожения чужеродного в ходе острого воспаления через эндоцитоз является дегрануляция. Она заключается в слиянии фагосомы, содержащей объект эндоцитоза, с лизосомами и в образовании фаголизосомы. В фаголизосоме происходят уничтожение и деструкция объекта. Первым в фагосому попадает содержимое специфических (вторичных гранул), содержащих лизоцим, лактоферрин, белок, связывающий витамин В|2 и другие вещества с прямым или опосредованным бактерицидным действием. Затем в фагосому попадает содержание первичных (азурофильных гранул), которые содержат ряд гидролаз.
Уничтожение объектов эндоцитоза, которое в случае фагоцитоза патогенных микроорганизмов составляют прекращение их жизнедеятельности и биохимическая деградация, происходит через действие кислородза- висимых и кислороднезависмых механизмов. При действии кислородза- висимых механизмов происходит окисление кислорода НАДФ Н-оксидаз- ной системой, образующей активные формы кислорода, обладающие сильным бактерицидным действием. Кислороднезависимое уничтожение объекта фагоцитоза происходит вследствие высокой концентрации протонов в фаголизосоме, активности в ней гидролаз, а также эффекта бактерицидных протеинов и пептидов. Среди них своим бактерицидным действием выделяются дефензины, то есть белки со структурой, насыщенной аргинином, которые обладают способностью встраиваться в липидный бислой наружной клеточной мембраны, вызывая резкий рост ее проницаемости в участке внедрения для обычно не мигрирующих через мембрану осмолей. В результате гипергидратация клеток служит причиной их цитолиза. Процесс эндоцитоза и уничтожения его объекта происходит одновременно и взаимозависимо с респираторным взрывом. Под респираторным взрывом понимают резкое увеличение потребления кислорода для образования бактерицидных свободных кислородных радикалов со снижением напряжения (парциального давления) кислорода в клеточном эффекторе воспаления, осуществляющем эндоцитоз. При этом значительно снижается напряжение кислорода в его цитозоле. Стимулом для респираторного взрыва служит контакт с объектом фагоцитоза или высокие концентрации хе- моаттрактантов в очаге воспаления. Образование свободных кислородных радикалов при респираторном взрыве может вызвать цитолиз самого фагоцита и служит фактором вторичной альтерации, в том числе и потерявшей приспособительно-защитное значение. Индукция респираторного взрыва обычно происходит одновременно с дегрануляцией. Начальный этап респираторного взрыва - это потеря одного электрона молекулярным кислородом (02), что превращает его в супероксид 02\ Это происходит через активность связанной с клеточными мембранами оксидазы. Другая основная инициирующая реакция респираторного взрыва - это соединение протонов, высвобождаемых при реакции гексозомонофосфатного шунта, с кислородом, что образует перекись водорода. Образование свободных кислородных радикалов, характеристика которых дана в главе, посвященной ишемической болезни сердца, при респираторном взрыве фагоцитов в очаге воспаления протекает через спонтанную дисмутацию и с участием ферментов миелопероксидазы, супероксиддисмутазы и каталазы.
КЛЕТОЧНЫЕ ЭФФЕКТОРЫ И МЕДИАТОРЫ ВОСПАЛЕНИЯ Клеточные эффекторы воспаления (флогогены) - это клетки, реализация взаимодействий между которыми, вызывает в тканях местную острую воспалительную реакцию и системные сдвиги регуляции, обмена веществ и функций, составляющие реакцию острой фазы и системную воспалительную реакцию. Медиаторы воспаленш - это вещества, обладающие определенными функциями, которые, отчасти представляя собой агенты ауто- и пара- кринной регуляции и реализуя межклеточные взаимодействия, способны вызывать в тканях компоненты острой воспалительной реакции. Многие из флогогенов (медиаторов воспаления) вызывают компоненты острой воспалительной реакции, активируя ее основные клеточные эффекторы, полиморфонуклеарные лейкоциты. Роль нейтрофилов как ключевого клеточного эффектора острого воспаления особенно видна при острой воспалительной реакции, вызванной образованием в тканях иммунных комплексов антиген-антитело. Известно, что воспаление, инициирующим моментом которого является образование иммунных комплексов, значительно ослабевает при нейтропении, то есть при снижении содержания нейтрофилов в циркулирующей крови. Иммунные комплексы запускают воспаление через нейтрофилы, наружная поверхность которых содержит рецепторы к относительно стабильной по структуре части молекулы иммуноглобулинов (Бс-фрагмент). Взаимодействие соответствующих рецепторов наружной поверхности нейтрофилов с Бс-фрагментом активирует полиморфонуклеа- ры. Активированные нейтрофилы выделяют массу флогогенов, в частности обладающих свойством вызывать тромбоз микрососудов. Тромбоз сосудов через ишемию вызывает быстрый некроз прилежащих к обтурированным сосудам тканей и формирование полиморфонуклеарных инфильтратов в очагах их некробиотических изменений. Эволюционно воспаление формировалось в первую очередь как неспецифическая защитная реакция уничтожения потенциально патогенных микроорганизмов после их проникновения во внутреннюю среду организма. Сам по себе богатый арсенал фагоцитов, фиксированных в тканях и циркулирующих с кровью, еще не гарантирует надежной защиты организма от болезнетворных бактерий, попадающих во внутреннюю среду из внешней, и эффективных уничтожения и элиминации из внутренней среды всего чужеродного посредством эндоцитоза. Для того, чтобы при воспалении произошел эндоцитоз, необходимы: а) сближение фагоцита и объекта фагоцитоза (патогенного микроорганизма в том числе); б) адгезия микроорганизма на поверхности фагоцита; в) активация плазматической мембраны фагоцита как инициирующий момент эндоцитоза. Некоторые из патогенных микроорганизмов в качестве потенциальных объектов эндоцитоза на своей поверхности содержат лиганды к поверхностным рецепторам нейтрофилов, другие высвобождают хемоаттрактанты и биоактивные вещества, активирующие наружную мембрану фагоцита. Если чужеродный потенциальный объект эндоцитоза не обладает такими свойствами, то в дело вступает система комплемента, функционирование которой реализует три необходимых условия эндоцитоза при воспалении. Комплементом называют белковый комплекс, состоящий примерно из 20 протеинов, которые присутствуют в плазме крови и в интерстиции (фракции системы комплемента). Больше всего в сыворотке крови содержится фракции системы комплемента СЗ (1, 2 г/л). Активация системы комплемента - это алгоритмизированный процесс, состоящий из ряда последовательных реакций, продукт каждой из которых служит катализатором последующего этапа активации (следующей реакции). Поэтому для системы комплемента характерен быстрый многократно усиленный ответ на действие первичного стимула ее активации. Это частное проявление общей биологической закономерности потенциально патогенной избыточности защитных реакций в сравнении с силой действия стимулов, их вызывающих. Данная закономерность определяет способность защитных реакций к превращению в звенья патогенеза болезней, патологических процессов и состояний. Так избыточная и на уровне всего организма активация системы комплемента является одним из звеньев патогенеза системной воспалительной реакции, разрушающей структурно-функциональные единицы эффекторов функциональных систем. В физиологических условиях в плазме крови и интерстиции происходит постоянное и очень медленное расщепление СЗ с образованием его продукта СЗЬ или аналогичной по функциям молекулы. В присутствии ионов магния СЗЬ, соединяясь с другим элементом системы комплемента фактором В, образует молекулярный комплекс. В составе молекулярного комплекса фактор В расщепляется одним из ферментов плазмы крови фактором О. В результате образуется молекулярный комплекс СЗЬВЬ, представляющий собой «СЗ-конвертазу», способную расщеплять СЗ на СЗа и СЗЬ. После образования СЗ-конвертазы возможно быстрое и неограниченное образование СЗЬ из СЗ, так как отщепление СЗЬ от СЗ - это начальный этап образования конвертазы. В физиологических условиях этот цикл биохимических реакций блокируется через замещение в составе конвертазы фактора В фракцией системы комплемента фактором Н. В результате молекулярный комплекс становится доступным для взаимодействия с фактором I, инактивирующим СЗЬ. Инактивированный СЗЬ в дальнейшем расщепляется трипсиноподобными ферментами. СЗЬВЬ-конвертаза обладает способностью связываться с углеводными элементами наружной клеточной мембраны некоторых микроорганизмов. Фиксация на поверхности микроорганизмов стабилизирует ее, то есть делает невозможным замещение в ее составе фактора В фактором Н. Стабилизацию конвертазы усиливает другой белок плазмы крови, присутствующий в интерстиции, - пропердин. Связанная с поверхностью микроорганизма конвертаза отщепляет от СЗЬВЬ фракцию СЗЬ. СЗЬ ковалентно связывается с наружной мембраной микроорганизма. Таким образом, одна фиксированная на наружной клеточной поверхности СЗЬВЬ-конвертаза позволяет связаться с микроорганизмом большому количеству молекул СЗЬ. СЗЬ и ее неактивная форма, фиксированные на поверхности микроорганизмов, представляют собой флогогены с функцией опсонинов, которые обуславливают адгезию микроорганизмов на поверхности фагоцита и активацию плазматической мембраны фагоцита как инициирующий момент эн- доцитоза. Адгезия фагоцитов и объектов фагоцитоза происходит через связывание СЗЬ и ее неактивной формы со своими рецепторами на поверхности полиморфонуклеаров и макрофагов. С фиксацией множества молекул СЗЬ на поверхности фагоцитов завершается альтернативный путь активации системы комплемента, который также называют пропердиновым. Первичная альтерация тканей под воздействием экзогенного этиологического фактора физико-химической природы разрушает защитное покрытие наружных клеточных мембран, преимущественно состоящее из слоя сиаловых кислот. Это делает возможным альтернативную активацию системы комплемента на поверхности поврежденных клеток, которая также состоит в стабилизации на их поверхности СЗЬВЬ- конвертазы с участием пропердина. В результате система комплемента атакует некробиотически измененные клетки своего организма, что обуславливает их цитолиз. Поверхность продуктов цитолиза, в том числе фрагментов плазматической и цитоплазматических мембран, также пригодна для активации комплемента по пропердиновому пути. Активация системы комплемента по альтернативному пути в очаге некробиотических изменений в основном происходит на поверхности поврежденных межклеточных структур, эритроцитов, попавших после повреждения микрососудов в интерстиций, на микротромбах и сгустках фибрина, которые все способны связывать СЗЬ, которая в свою очередь служит субстратом для образования СЗЬВЬ-конвертазы. Таким образом, в очаге некробиотических изменений, связанных с первичной альтерацией, происходит почти полная активация всех поступивших в него неактивных протеинов, составляющих систему комплемента. Функция системы комплемента состоит не только в атаке патогенных микроорганизмов и своих переродившихся и ставших чужеродными клеток. Активация комплемента в ответ на первичную альтерацию или инфицирование по пропердиновому пути индуцирует острое воспаление как неспецифическую реакцию уничтожения и элиминации всего чужеродного в основном через функционирование фагоцитов крови и тканей. При этом фракции системы комплемента выступают в роли флогогенов. Специфический иммунный ответ сенсибилизированного определенным иммуногеном организма также усиливается острой воспалительной реакцией, которую вызывает активация системы комплемента по более в филогенетическом отношении молодому классическому пути (был открыт позже пропердинового). Индукция активации системы комплемента по классическому пути состоит в связывании и активации иммунными комплексами антиген-антитело на поверхности чужеродного объекта фагоцитоза первой фракции системы комплемента С1я. Эта фракция системы комплемента в небольших концентрациях постоянно присутствует в плазме крови и интерстиции. С Ц — это молекула, состоящая из коллагеноподобного стержня, который разветвляется на шесть пептидных цепочек. Каждая из цепочек оканчивается связывающей антитело субъединицей. Такое строение определяет поливалентность С Ц при связывании антител в составе комплексов антиген-антитело на поверхности чужеродных объектов фагоцитоза. На поверхности объекта эндоцитоза СЦ связывается с одной молекулой иммуноглобулина М или с двумя молекулами иммуноглобулина в. СЦ, фиксированный относительно стабильными по структуре фрагментами молекулы иммуноглобулина Бс на поверхности объекта фагоцитоза, объединяется с двумя другими элементами системы комплемента, ее субъединицами ОгиСЛвв молекулярный комплекс, стабилизируемый ионами кальция. В составе данного молекулярного комплекса субъединица С 1в приобретает свойство протеолитического фермента. Протеаза С1в расщепляет фракцию системы комплемента С4. В результате расщепления фракции системы комплемента С4 образуются два ее фрагмента, больший С4Ь, обладающий свойствами протеолитического фермента, и меньший С4а. Фракция системы комплемента С2 образует комплекс с С4Ь. Этот молекулярный комплекс представляет собой субстрат для СЬ. Под влиянием СЛв как энзима из данного субстрата образуется молекулярный комплекс С4Ь2Ь, который обладает функциями специфичной СЗ-конвертазы. В результате расщепления фракции СЗ высвобождается ее субъединица СЗЬ. Молекула СЗЬ, соединяясь с комплексом С4Ь2Ь, превращает его в фермент, расщепляющий фракцию С5. При альтернативном пути активации комплемента ферментом, расщепляющим фракцию системы комплемента С5, является молекулярный комплекс СЗЬВЬ. В дальнейшем активация системы комплемента происходит одинаково как по классическому, так и по альтернативному пути. Механизм блокирования активации системы комплемента по классическому пути состоит в деградации комплекса С4Ь2Ь под влиянием С4-связывающего белка или вследствие взаимодействия с СЗЬ- рецепторами клеточной поверхности в присутствии фактора I. Фракция системы комплемента С5 расщепляется на короткий пептид С5а и большую часть С5, С5Ь. С5Ь фиксируется на объекте фагоцитоза и последовательно связывает фракции системы комплемента С6, С7 и С8. Образованный молекулярный комплекс способствует правильной ориентации одной или более молекул последней фракции системы комплемента С9. Это обуславливает развертывание молекул С9 и их проникновение в липидный бислой наружной мембраны атакуемых микроорганизма или чужеродной клетки. Полимеризация молекул С9 внутри наружной мембраны образует в ней кольцеобразный «мембраноатакующий комплекс», формирующий канал, по которому незатрудненно в соответствии с градиентами осмотических концентраций мигрируют осмоли и вода. Высокое коллоидно-осмотическое давление в клетке приводит к поступлению в нее воды и натрия, что и служит основным механизмом цитолиза. Основными функциями системы комплемента и его фракций как молекулярных эффекторов острого воспаления являются: ♦ фиксация на поверхности потенциальных объектов фагоцитоза (патогенные микроорганизмы и свои ставшие чужеродными клетки и антигены); ♦ создание градиента концентрации хемоаттрактантов между просветом прилежащих к объекту эндоцитоза микрососудов и поверхностью объекта; ♦ активация фагоцитов циркулирующей крови; индукция их адгезии к эндотелиоцитам в локусе воспаления; ♦ рост проницаемости стенок микрососудов для белков плазмы и форменных элементов крови; ♦ обеспечение эндоцитоза через функционирование фракций системы комплемента в качестве опсонинов; ♦ индукцш воспаления как реакции уничтожения и элиминации всего чужеродного после связывания в ходе вторичного иммунного ответа антител с чужеродными антигенами; ♦ воздействие на тучные клетки в качестве стимула для их дегрануляции с высвобождением флогогенов. СЗа и С5а - небольшие пептиды, отщепляемые при активации комплемента от своих молекул-предшественниц, представляют собой флогогены, обладающие рядом важных функций медиаторов острого воспаления. Они оказывают непосредственное влияние на фагоциты в просвете сосудов, прилежащих к локусу нахождения объекта фагоцитоза в интерстиции. СЗа и С5а активируют фагоциты и особенно нейтрофилы, резко повышая потребление полиморфонуклеарами кислорода, что связано с усиленным образованием свободных кислородных радикалов. Как флогогены СЗа и С5а в первую очередь являются хемоаттрактантами и индукторами адгезии нейтрофилов и активированных моноцитов к эндотелию в очаге острого воспаления. Их эффект в качестве медиаторов воспаления, вызывающих адгезию фагоцитов к эндотелиоцитам и выход фагоцитов в интерстиций, в основном реализуется через экспрессию на поверхности по- лиморфонуклеаров, моноцитов и эндотелиальных клеток ЭЛАМ. Кроме того, СЗа и С5а обладают свойством активировать тучные клетки и базофилы, высвобождающие целый ряд флогогенов. Активация тучной клетки приводит к высвобождению ею медиаторов воспаления по двум основным путям: ♦ выброс в интерстиций ранее образованных медиаторов из гранул тучной клетки; ♦ образование из арахидоновой кислоты и ее метаболитов медиаторов воспаления и высвобождение новосинтезированных флогогенов во внеклеточное пространство (табл. 12. 2). Лейкотриены (ЛТ) - это низкомолекулярные биоактивные молекулы, которые синтезируются и высвобождаются лейкоцитами, макрофагами, тучными и другими клетками в ответ на антигенную стимуляцию или действие иных раздражителей. Синтез ЛТ происходит через окисление арахидоновой кислоты в положении С-5, в результате которого образуется промежуточное соединение лейкотриен А4 (ЛТА4) Катализатором этой реакции является 5-липооксигеназа. Удаление из состава ЛТА4 гамма-глютамилового остатка образует ЛТ04. ЛТЭ4 лишенный глицина, - это ЛТЕ4. Гидратирова- ние ЛТА4 приводит к образованию ЛТВ4. Синтез ЛТС4 состоит в добавлении
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|