Фагоцитоз — что это такое? в чем суть фагоцитоза? стадии фагоцитоза

Стабилизаторы мембран тучных клеток

Смотреть галерею

Безусловно, в процессе дегрануляции имеет важно значение для организма, так как помогает иммунной системе справиться с различными инфекциями. Тем не менее в некоторых случаях активное выделение медиаторов, в том числе и гистамина, опасно (например, при анафилактическом шоке и других аллергических реакциях)

Именно в таких случаях и применяются стабилизаторы мембран тучных клеток.

Доказано, что некоторые вещества могут блокировать процесс высвобождения гистамина и прочих медиаторов аллергии. Стабилизаторы блокируют проводимость каналов клеточной мембраны для ионов хлора, тормозят процессы окислительного фосфорилирования, а также препятствуют поступлению в клетку ионов кальция, который необходимы для дегрануляции. К перечню подобных средств относят кетотифен, кромогликат натрия, а также недокромил натрия. Лекарства, содержащие эти вещества, используют для снятия симптомов аллергической реакции и нормализации работу иммунной системы.

И.И. Мечников — ученый

Жизнь выдающегося ученого И.И. Мечникова была далеко не безоблачной. Между успехами, отличной учебой, наградами находилось место для непонимания коллег и личных трагедий.

Закончивший за 2 года Харьковский университет, находящийся под большим впечатлением от теории эволюции, обуреваемый идеями молодой ученый несколько лет изучал эмбриологию в Европе.

1867 год приносит Илье Мечникову и его другу Александру Ковалевскому премию Эрнеста Баера. В этом же году успешно проходит защита его диссертации.

В 1868 году он женится на больной туберкулезом женщине с целью вылечить ее. Надежды ученого не оправдываются. Жена умирает в 1873 году в Женеве. Смерть близкого человека вгоняет ученого в глубокую депрессию, сопровождающуюся настойчивым желанием покончить с собой. Спасает только передозировка морфия, которая вызвала сильнейшую рвоту.

Во второй раз И.И. Мечников пытается получить сильное переохлаждение и, как результат, смерть от простуды. Выводят его из депрессии во время «холодной» прогулки научные рассуждения о теории эволюции ночных бабочек – поденок.

Далее следует преподавательская работа в Одесском университете, вторая женитьба, попытка найти профессорское место в Петербургском университете и Медицинско — хирургической академии, работа в Новороссийском университете.

В 1881 году И.И. Мечников уезжает за границу. На этот раз — это Италия, город Мессины.

Именно здесь он начинает интересоваться и изучать пищеварение внутри клетки. В декабре 1882 года формируется его теория фагоцитоза.

В 1883 году на 7-м съезде врачей И. И. Мечников читает доклад «О целебных силах организма». В результате – аплодисменты и отрезвляющий «холодный душ» от признанного «авторитета» естественноиспытательной науки Роберта Коха: «Выводы Мечникова являются плодом его размышлений, а не научного доказательства».

Новая теория «наградила» ученого как множеством почитателей, так и огромным количеством авторитетных недоброжелателей. Борьба двух разных подходов к проблеме иммунитета была настолько острой, что несколько раз И. И. Мечников высказывал желание покончить жизнь самоубийством.

В 1886 году в Одессе И. И. Мечников создает первую в Российской империи Бактериологическую лабораторию. Работы над изучением действия фагоцитов на микробы тифа, холеры, сибирской язвы были свернуты из-за обвинения, что у ученого нет медицинского образования.

Поддержал его теорию французский естествоиспытатель Луи Пастер, который в 1889 году предоставил И. И. Мечникову лабораторию в своем институте. Французские коллеги были поражены трудолюбием и стремлением к познанию у русского ученого. В институте Пастера он проработал до 1916 года.

Именно в Париже И. И. Мечников изучает такие заболевания, как азиатская холера, сифилис, возможности их вакцинации и химиотерапии.

В 1908 году И. И. Мечников после опубликования труда «Иммунитет при заразных заболеваниях» и один из его оппонентов Эрлих получили Нобелевскую премию за изучение иммунитета. Ученый мир вынужден был признать, что обе основные теории развития иммунитета верны и дополняют друг друга.

Доказательству своей теории фагоцитоза И. И. Мечников посвятил более 25 лет жизни.

Фагоцитоз при различных инфекциях

Фактически первое, от чего зависит прочность защиты – это сам микроб, который «нападает» на организм. Некоторые микроорганизмы имеют особые свойства. Благодаря этим свойствам клетки, которые участвуют в фагоцитозе, не могут их уничтожить. 

Например, возбудители токсоплазмоза и туберкулеза поглощаются фагоцитами, но при этом продолжают развиваться внутри них безо всякого вреда для себя. Это достигается потому, что они тормозят фагоцитоз: мембрана микробов выделяет вещества, которые не позволяют фагоциту воздействовать на них ферментами его лизосом.

Некоторые стрептококки, стафилококки, а также гонококки тоже могут припеваючи жить и даже размножаться внутри фагоцитов. Эти микробы вырабатывают соединения, обезвреживающие вышеупомянутые ферменты. 

Хламидии и риккетсии не только обосновываются внутри

фагоцита, но и устанавливают там свои порядки. Так, они растворяют «мешок», в который их «ловит» фагоцит, и переходят в цитоплазму клетки. Там они существуют, используя ресурсы фагоцита для своего питания.

Наконец, вирусы вообще труднодостижимы для фагоцитоза: многие из них сразу же проникают в ядро клетки, встраиваются в ее геном и начинают управлять ее работой, неуязвимые для иммунной защиты и оттого очень опасные для здоровья.

Таким образом, о возможности неэффективного фагоцитоза можно судить уже по тому, чем именно человек болеет. 

Хламидии

И.И. Мечников — ученый

Жизнь выдающегося ученого И.И. Мечникова была далеко не безоблачной. Между успехами, отличной учебой, наградами находилось место для непонимания коллег и личных трагедий.

Закончивший за 2 года Харьковский университет, находящийся под большим впечатлением от теории эволюции, обуреваемый идеями молодой ученый несколько лет изучал эмбриологию в Европе.

1867 год приносит Илье Мечникову и его другу Александру Ковалевскому премию Эрнеста Баера. В этом же году успешно проходит защита его диссертации.

В 1868 году он женится на больной туберкулезом женщине с целью вылечить ее. Надежды ученого не оправдываются. Жена умирает в 1873 году в Женеве. Смерть близкого человека вгоняет ученого в глубокую депрессию, сопровождающуюся настойчивым желанием покончить с собой. Спасает только передозировка морфия, которая вызвала сильнейшую рвоту.

Во второй раз И.И. Мечников пытается получить сильное переохлаждение и, как результат, смерть от простуды. Выводят его из депрессии во время «холодной» прогулки научные рассуждения о теории эволюции ночных бабочек – поденок.

Далее следует преподавательская работа в Одесском университете, вторая женитьба, попытка найти профессорское место в Петербургском университете и Медицинско — хирургической академии, работа в Новороссийском университете.

В 1881 году И.И. Мечников уезжает за границу. На этот раз — это Италия, город Мессины.

Именно здесь он начинает интересоваться и изучать пищеварение внутри клетки. В декабре 1882 года формируется его теория фагоцитоза.

В 1883 году на 7-м съезде врачей И. И. Мечников читает доклад «О целебных силах организма». В результате – аплодисменты и отрезвляющий «холодный душ» от признанного «авторитета» естественноиспытательной науки Роберта Коха: «Выводы Мечникова являются плодом его размышлений, а не научного доказательства».

Новая теория «наградила» ученого как множеством почитателей, так и огромным количеством авторитетных недоброжелателей. Борьба двух разных подходов к проблеме иммунитета была настолько острой, что несколько раз И. И. Мечников высказывал желание покончить жизнь самоубийством.

В 1886 году в Одессе И. И. Мечников создает первую в Российской империи Бактериологическую лабораторию. Работы над изучением действия фагоцитов на микробы тифа, холеры, сибирской язвы были свернуты из-за обвинения, что у ученого нет медицинского образования.

Поддержал его теорию французский естествоиспытатель Луи Пастер, который в 1889 году предоставил И. И. Мечникову лабораторию в своем институте. Французские коллеги были поражены трудолюбием и стремлением к познанию у русского ученого. В институте Пастера он проработал до 1916 года.

Именно в Париже И. И. Мечников изучает такие заболевания, как азиатская холера, сифилис, возможности их вакцинации и химиотерапии.

В 1908 году И. И. Мечников после опубликования труда «Иммунитет при заразных заболеваниях» и один из его оппонентов Эрлих получили Нобелевскую премию за изучение иммунитета. Ученый мир вынужден был признать, что обе основные теории развития иммунитета верны и дополняют друг друга.

Доказательству своей теории фагоцитоза И. И. Мечников посвятил более 25 лет жизни.

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).

История открытия особых подвижных клеток

Выдающийся русский естествоиспытатель — И. И. Мечников в 1882 — 1883 гг. проводил опыты по внутриклеточному пищеварению, изучая прозрачные личинки морских звезд. Ученого интересовало, осталась ли у многоклеточных организмов возможность захватывать пищу обособленными клетками. А также переваривать ее так, как это делают простейшие одноклеточные, например амебы. И. И. Мечников проводил опыт: вводил в тела личинок порошок кармина и наблюдал, как вокруг этих мелких кроваво-красных зерен вырастала стена клеток. Они захватывали и проглатывали краску. Тогда у ученого возникла гипотеза о том, что в любом организме должны быть особые защитные клетки, которые могут поглощать и переваривать другие частицы, наносящие вред организму. Для подтверждения своей гипотезы ученый использовал розовые шипы, которые ввел в тело личинки морской звезды. Некоторое время спустя ученый увидел, что клетки окружили шипы, стараясь оказать противодействие «вредителям» и вытолкнуть их. Эти специфичные защитные частицы, обнаруженные в теле личинки, ученый назвал фагоцитами. Благодаря этому опыту выявил И. И. Мечников фагоцитоз. В 1883 г. он доложил о своем открытии на седьмом съезде русских естествоиспытателей. В дальнейшем ученый продолжил работу в этом направлении, создал сравнительную патологию воспаления, а также фагоцитарную теорию иммунитета. В 1908 г. вместе с ученым П. Эрлихом он получил Нобелевскую премию за свои важнейшие биологические изыскания.

Макрофаг vs микроб. Кто такой макрофаг?

Мир в котором мы живем — довольно грязное место. Так как и все в природе стремится к хаосу, так и в нашей жизни все стремится замусориться. Нужно постоянно следить за тем, чтобы в нашем доме всегда все было чисто и вещи лежали на своем месте. Подобная ситуация происходит и в нашем теле. Постоянно происходит рождение и гибель новых клеток, каждый день и час в нашем организме в одной из клеток происходит генетический сбой — она становится раковой. В кишечнике проживают бактерии, постоянно проникающие в печень по воротной вене. Вирусы, бактерии, простейшие, старающиеся превратить наше тело в питательную среду… Наша иммунная система работает постоянно, постоянно поддерживая порядок. Неотъемлемая часть этой системы — макрофаг.

Это амебоподобный организм (как слизеподобный добряк в «Охотниках за приведениями»). Задача макрофага — очистить организм от микроскопического мусора и бактерий. Родина макрофагов — костный мозг, предшественник — белая кровяная клетка — моноцит. Живут макрофаги около полутора месяцев, в течение этого времени они патрулируют организм (в анализе крови смотрим сегментоядерные нейтрофилы, попадая в ткани, они становятся макрофагами).

Тканевой макрофаг «общается» с лимфоцитом хелпером. Псеводоподиями (выпячиваниями цитоплазмы) он «зондирует» внешнюю среду.

Макрофаг — это большая лейкоцитарная клетка, которая является важной частью нашей иммунной системы. Слово «макрофаг» буквально означает «большой пожиратель»

Это амебоподобный организм, и его задача — очистить наш организм от микроскопических мусора и захватчиков

Макрофаг обладает способностью находить и «съедать» частицы, такие как бактерии, вирусы, грибы и паразиты. Еще один увлекательный аспект макрофага — знать, какие клетки уничтожать, а какие оставить в покое. Здоровые клетки организма имеют рецепторы, которые дают сигнал «не ешь меня». Лимфоциты хелперы (помощники) вырабатывают антитела, которые фиксируются на возбудителе. Это уже другой сигнал для макрофага: «съешь меня».

Как «работают» фагоциты в человеческом организме

Фагоциты имеют важное защитное значение для организма. Они препятствуют размножению вирусов и токсичных веществ

Клетки-поглотители обладают характеристиками, благодаря которым могут вырабатывать биоактивные вещества, запускать реакции воспаления, стимулировать работу других иммунных агентов. 

Процесс захвата вредоносного тела предполагает перемещение фагоцита к нему, обволакивание «чужака» и его поглощение. После этого фагоцитарная клетка уничтожает патоген при помощи образовавшегося оксида азота и окислителей. Остатки расщепления выводятся из организма через лимфу.

Онлайн калькуляторы беременности

Физиология[ | ]

Мастоциты играют ключевую роль в воспалительных процессах. При активации мастоциты могут постепенно выделять (частичная ) или мгновенно выделять () «медиаторы воспаления», или соединения, приводящие к воспалению, хранящиеся в гранулах, в микросреду. могут вызывать:

  • аллергены через с рецепторами иммуноглобулинов Е (к примеру )
  • физическая травма, через рецепторы молекулярных фрагментов, ассоциированных с повреждениями (DAMP)
  • бактериальные патогены через толл-подобные рецепторы ()
  • различные соединения через их связанные с G-белком рецепторы (к примеру, морфий, через опоидный рецептор) или через лиганд-зависимые ионные каналы.
  • некоторые мембранные белки на поверхности мастоцитов, влияя на их функционирование.

Мастоциты экспрессируют высокоаффинный рецептор () для Fc-фрагмента IgЕ. Этот рецептор имеет столь большое сродство с IgЕ, что их связывание по сути необратимо. В результате мастоциты оказываются облепленными IgЕ, которые производятся плазматическими клетками (антителообразующие клетки иммунной системы). Молекулы IgE, как и все антитела, специализируются на одном конкретном антигене.

При аллергических реакциях мастоциты остаются неактивными до связывания аллергена с IgE, которые уже облепили клетку. Как правило, аллергенами являются белки или полисахариды. Антигены связываются с антигенсвязывающими участками, расположенными на вариабельных участках молекул IgE, связанных с поверхностью мастоцита. Оказывается, что связь двух и более молекул IgE (путем кросс-сопряжения, то есть образования поперечных межмолекулярных связей) обязательна для активации мастоцита. Кластеризация внутриклеточных доменов Fc рецепторов, соединенных с кросс-связанными молекулами IgE, вызывает сложную последовательность реакций внутри мастоцитов, которая приводит к их активации (и последующей ). Несмотря на то, что данные реакции обычно рассматриваются как причина аллергии, они появились и развивались как защитная реакция против бактерий и паразитов.

За активацией мембранных рецепторов мастоцита следует высвобождение путем уникального, стимул-специфического набора медиаторов мастоцита. Примеры медиаторов, выделяющихся в внеклеточное пространство во время дегрануляции мастоцитов:

  • преформированные (образованные предварительно) медиаторы (из гранул) сериновые протеазы, к примеру, и
  • гистамин
  • серотонин
  • протеогликаны, в основном гепарин (действует как антикоагулянт)
  • некоторые хондроитинсульфаты
  • аденозинтрифосфат (АТФ)

лизосомальные ферменты
синтезируемые при стимуляции липидные медиаторы (эйкозаноиды)

  • тромбоксан

лейкотриен С4
тромбоцит-активирующий фактор
цитокины

  • фактор некроза опухоли-α (TNF-α)

основной фактор роста фибробластов
интерлейкин-4
хемокины, к примеру
реактивные формы кислорода

Гистамин расширяет посткапиллярные венулы, влияет на эндотелий, увеличивая проницаемость кровеносных сосудов. Это приводит к местному отеку, повышению температуры, покраснению и активации других близлежащих (местных) воспалительных клеток. Также приводит к деполяризации нервных окончаний, что приводит к появлению зуда или боли. Признаки выделения гистамина на коже проявляются в виде вздутостей и красных пятен, подобных тем, которые незамедлительно следуют за комариным укусом. Симптомы такой реакции появляются в считанные секунды после контакта аллергена с мастоцитом.

Некоторые данные указывают на то, что мастоциты играют важную роль в врожденном иммунитете. Они способны вырабатывать в огромных количествах важные цитокины и другие воспалительные медиаторы, такие как TNF-α; также они в больших количествах экспрессируют толл-подобные рецепторы (), которые вовлечены в распознавание широких классов патогенов; мыши, не имеющие мастоцитов, гораздо более восприимчивы к большинству инфекций, нежели мыши с мастоцитами. Гранулы мастоцитов содержат множество биологически активных веществ. Эти гранулы через псевдоподии мастоцитов могут передаваться в соседние клетки иммунной системы и нейроны.

Как происходит фагоцитоз?

Чтобы осуществить процесс фагоцитоза, клетки должны выполнить несколько последовательных действий. Имейте в виду, что различные типы клеток выполняют фагоцитоз по разному.

  • Вирус и клетка должны вступить в контакт друг с другом. Иногда иммунная клетка случайно попадает в вирус в кровотоке. В других случаях клетки перемещаются посредством процесса, называемого «хемотаксис». Хемотаксис означает движение микроорганизма или клетки в ответ на химический стимул. Многие клетки иммунной системы движутся в ответ на цитокины, небольшие белки, используемые специально для передачи сигналов в клетке. Цитокины сигнализируют клеткам перемещаться в определенную область тела, где обнаружена частица (в нашем случае, вирус). Это характерно для инфекций определенной области (например, рана кожи, пораженная бактериями).
  • Вирус связывается с рецепторами на клеточной поверхности макрофага. Помните, что разные типы клеток экспрессируют разные рецепторы. Некоторые рецепторы являются общими, а это означает, что они могут идентифицировать самопроизвольную молекулу по сравнению с потенциальной угрозой, в то время как, другие очень специфичны, например, схожие с подобными рецепторами или антителами. Макрофаг не инициирует фагоцитоз без успешного связывания рецепторов клеточной поверхности.
  • Вирусы также могут иметь поверхностные рецепторы, специфичные для вирусов на макрофаге. Вирусы должны получить доступ к цитоплазме или ядру клетки-хозяина, чтобы реплицировать и вызывать инфекцию, поэтому они применяют свои поверхностные рецепторы для взаимодействия с клетками иммунной системы и используют иммунный ответ для входа в клетку. Иногда, когда вирус и клетка-хозяин взаимодействуют, клетка-хозяин может успешно уничтожить вирус и остановить распространение инфекции. В других случаях клетка-хозяин поглощает вирус, который начинает реплицироватся. Как только это произойдет, инфицированная клетка идентифицируется и уничтожается другими клетками иммунной системы, чтобы остановить вирусную репликацию и распространение инфекции.

Макрофаг начинает вращаться вокруг вируса, поглощая его в карман. Вместо того, чтобы перемещать большой элемент через плазматическую мембрану, который может повредить ее, фагоцитоз использует инвагинацию, чтобы захватить частицу внутрь, обволакивая ее вокруг. Инвагинация — это действие сгибания внутрь себя, чтобы сформировать полость или мешочек. Клетка захватывает вирус внутрь, создавая карманное углубление без повреждения плазматической мембраны. Помните, что клетки являются достаточно гибкими и текучими.

Захваченный вирус полностью закрывается в виде пузырьковой структуры, называемой «фагосом», внутри цитоплазмы. Губы кармана, образованные в результате инвагинации, стягивают друг к другу, чтобы закрыть зазор. Это действие создает фагосому, где плазменная мембрана перемещается вокруг частицы, безопасно помещая ее внутри клетки.

  • Фагосомы сливаются с лизосомой, становясь «фаголисосомой». Лизосомы также являются пузырчатыми структурами, подобными фагосомам, которые обрабатывают отходы внутри клетки. Для лучшего понимание функций лизосомы, приставка «Лизис» означает разделение или растворение. Без слияния с лизосомой, фагосома не способна ничего сделать с содержимым внутри.
  • Фаголисосома понижает pH, чтобы разрушить свое содержимое. Лизосома или фаголисосома способны разрушать вещество внутри себя, резко снижая рН внутренней среды. Снижение рН делает окружающую среду в фаголисосоме очень кислой. Это эффективный способ убить или нейтрализовать все, что находится внутри фаголизосомы, чтобы не допустить заражение клетки. Некоторые вирусы фактически используют пониженный рН, чтобы вырваться из фаголисосомы и начать реплицировать внутри клетки. Например, грипп использует снижение рН для активации конформационного изменения, что позволяет ему выйти в цитоплазму.
  • После того, как содержимое было нейтрализовано, фаголизосома образует остаточное тело, которое содержит отходы из фаголисосомы. Остаточное тело в конечном итоге выводится из клетки.

Больше о коттеджах

Длительность использования

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий