Молекулярные механизмы и физиологическая роль фагоцитарной реакции, осуществляемой нейтрофилами

Фагоцитоз - явление поглощения и переваривания нейтрофилами <http://humbio.ru/humbio/physiology/000997ac.htm> корпускулярного материала (бактерий, крупных вирусов, отмирающих собственных клеток организма или чужеродных клеток) (рисунок 1). Случайный или обусловленный рецепторами контакт микробной клетки с фагоцитом (макрофагом, нейтрофилом) приводит к образованию выростов мембраны - псевдоподий, окружающих чужеродную клетку. Сформировавшаяся вакуоль (фагосома в 10-20 раз больше пиносомы Она погружается в клетку, где после слияния с лизосомами образует фаголизосому Именно в ней за счет активности гидролитических ферментов происходит полное или частичное разрушение патогена. Часть разрушенных компонентов микробной клетки удаляется в экстрацеллюлярную среду, другая остается на поверхности фагоцитирующей клетки.

Рисунок 1 - Механизм фагоцитарного процесса

Первая стадия - хемотаксис (рисунок 2). 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 хемокины. Основным хемокином, управляющим миграцией нейтрофильных лейкоцитов, служит интерлейкин-8 (ИЛ-8). В очаге воспаления основными продуцентами ИЛ-8 являются макрофаги и клетки эндотелия. Сигналом для вывода циркулирующих лейкоцитов из кровеносного русла в ткань при воспалении является их взаимодействие с ИЛ-8, экспонированным на поверхности микроваскулярного эндотелия. Хемотаксис инициируется низкой концентрацией (10-8 - 10-10 М) веществ, в то время как их большие концентрации (10-6 10-7 М) вызывают прекращение хемотаксиса и активацию секреторных процессов, сопровождающуюся переходящим повышением в 10-50 раз содержания внутриклеточного Са2+.

Рисунок 2 - Хемотаксис нейтрофилов

Ранее других клеток в очаг воспаления мигрируют нейтрофилы, существенно позже поступают макрофаги. [15]

Адгезия 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 углеводных групп - глюкозы, галактозы, фукозы, маннозы и др. Распознавание осуществляется лектиновыми рецепторами соответствующей специфичности, в первую очередь маннозосвязывающим белком и селектинами (рисунок 3).

Рисунок 3 - Пространственная организация лектиновых рецепторов

Специфическое распознавание подлежащего фагоцитозу объекта осуществляется при помощи рецепторов к опсонинам. Важная роль принадлежит Fc- рецепторам. Fc-рецепторы 1, 2А, 3А типов обеспечивают положительную регуляцию фагоцитоза. Fc- рецептор 2В типа обеспечивает негативную регуляцию фагоцитоза. Fc-рецептор 3В типа способен запускать Са- сигнальный путь и вызывать полимеризацию актина, но до конца его роль не изучена. Кроме этого активирующую функцию выполняют рецепторы к компонентам комплемента (CR1, 3, 4). [16]

Нейтрофил способен распознавать бактерии без предварительной их опсонизации, через TLR (Toll-Like Receptors) (рисунок 4).

Рисунок 4 - Пространственная организация Toll-like рецепторов

Интегрины нейтрофила Mac-1 (CD11b/CD18) и p150 (CD11c/CD18) также участвуют в прямом распознавании и связывании ряда микроорганизмов (рисунок 5).