Фагоцитоз

Что такое фагоцитоз

Данное явление свойственно инфицированному организму, когда иммунная система борется с проникнувшим вирусом.

Обязательным условием фагоцитоза является физическая взаимосвязь фагоцита с частицей, которую клетка хочет уничтожить. Для поглощения она использует разные рецепторы в зависимости своего типа захватываемой клетки. Наиболее распространены четыре из них:

1. Рецепторы опсонинов. Данный вид применяется для контакта с бактериями и частицами, покрытыми иммуноглобулиновыми G (или IgG) антителами иммунной системой. Такое покрытие служит маркировкой и предупреждает другие клетки организма о потенциальной опасности, которую необходимо уничтожить. 
2. Рецепторы мусорщики. Эти воспринимающие элементы отвечают за связь молекулами, продуцируемыми бактериями. Большинство бактерий вокруг себя производят протеиновую матрицу — «внеклеточный матрикс». Иммунная система использует этот матрикс для обнаружения инородных видов в организме, так как человеческие клетки не продуцируют идентичные матрицы белка.
3. Толл-подобные рецепторы. Этот тип приемника контактирует с молекулами, которые являются продукцией бактерий. Данные рецепторы являются врожденными и играют ключевую роль в защите организма. Находясь в связи с бактерией-возбудителем, они идентифицируют специфические бактерии и запускают ответную реакцию иммунитета.
4. Антитела. Эти рецепторы обеспечивают контакт с отдельными антигенами — молекулами, позволяющими иммунной системе понять вид угрозы. Иммунитет вырабатывает молекулы антител для борьбы с возбудителями инфекций, источниками аллергии и др. 

Этапы фагоцитоза

1. Хемотаксис. Инородная частица, проникнувшая в организм, выделяет хемоаттрактанты. Эти частицы дают сигнал иммунной системе о наличии вредоносного объекта. Запускается процесс биохимических реакций.  Сначала в кровь выбрасываются соединения, которые вызывают воспалительный процесс. Старт воспаления активизирует фагоциты. Нейтрофильные гранулоциты (подвид лейкоцитов), «почувствовав» присутствие хемоаттрактантов, совершают выход из крови в ткани, чтобы отправиться к очагу воспаления. Проникновение агрессора в организм запускает процесс, подобный эффекту домино: включается множество физиологических явлений клеточного и субклеточного рода. Их количество исчисляется сотнями. 
2. Адгезия. После того, как клетки поглощения приблизились к патогену, они протягивают к вредителю свои отростки, связываются с ним и идентифицируют его. Процесс захвата не происходит мгновенно, поскольку фагоциты должны убедиться, верно ли они распознали вредоносного агрессора с помощью своих рецепторов. 
3. Активация мембраны. Третья по последовательности стадия характеризуется подготовкой мембран на поверхности клеток-защитников к обволакиванию и ликвидации патогена.
4. Погружение. Мембрана, представляющая собой пластичную субстанцию, при контакте с чужеродным объектом меняет форму. Сначала фагоцит протягивает к вредителю отростки, затем растекается вокруг, наползает на инородную частицу и поглощает ее.
5. Образование фагосомы. Фагосома представляет собой пузырек внутри клетки-защитника. Он образуется в результате полного захвата «чужака» и наружного замыкания мембраны. Патоген остается блокированным внутри фагосомы.
6. Формирование фаголизосомы. Параллельно с предыдущими стадиями фагоцитоза, внутри клетки-поглотителя активизировались органеллы (лизосомы с «пищеварительными» ферментами клетки). Сразу после захвата вируса эти органеллы подходят к плененной частице. Происходит слияние мембран лизосом с оболочкой фагосомы. Содержимая в органелле жидкость изливается в пузырь. Таким образом, лизосомы представляют собой оружие против вредоносного объекта.
7. Киллинг. Под воздействием органеллы захваченная частица переваривается. Затем пузырь, в котором был заблокирован агрессор, расщепляет его.
8. Удаление продуктов расщепления. На этом этапе происходит чистка организма от остатков уничтоженного патогена. Мешочек с расщепленным вредителем приближается к внешней мембране фагоцита и соединяется с ней. Так происходит удаление остатков поглощенной инородной частицы из клетки. Фагоцитоз на этом завершается.

Виды фагоцитов

Моноциты

Моноциты не просто уничтожают агрессоров, но и «знакомят» с ней всю иммунную систему. Таким образом, иммунитет активизируется для борьбы именно с этим патогеном.

Кроме того, данный вид фагоцитов может выработаться в костном мозге, проникнуть в кровеносное русло. После нахождения в нем до 2 суток моноциты готовы к работе в тканях, куда происходит их перенос. Там мононуклеарные фагоциты преобразуются в следующую разновидность — макрофаги.

Макрофаги

Макрофаги также относятся к системе мононуклеарных фагоцитов. По сравнению с моноцитами, они менее подвижны в обычных условиях. Однако при возникновении воспалительных процессов, они направляются к очагу воспаления, где атакуют инородное тело и уничтожают вредителя. Погибшие в борьбе с «врагом» макрофаги покидают организм в виде гноя.

Нейтрофилы

Клетки-защитники данного типа в большом количестве присутствуют в крови человека и составляют от 50 до 75 % всех лейкоцитов. Срок жизни нейтрофил — 5 дней. Главная их задача заключается в охране организма от чужеродных объектов. Если вредитель проник в организм, эти фагоциты транспортируются из крови в «центр событий». Нейтрофилы идентифицируют «вражеского агента» и уничтожают его. Так же, как и макрофаги, погибшие нейтрофилы выходят из организма в виде гнойных клеток.

Дендритные клетки

Этот вид фагоцитов расположен на человеческих тканях ближе к полостям органов (под слизистой желудка, в легочной альвеоле, слизистой носа и т.д.), где происходит их созревание. Название дендритных клеток исходит из их внешнего сходства с формой дерева: длинные отростки образуют ветвистую структуру клетки.

Созревшие дендриты мигрируют в места скоплений лимфоцитов и макрофагов, повышая их активность при взаимном контакте.

Лаброциты

Эти фагоциты имеют второе название — тучные клетки. Подобно дендритам, они увеличивают эффективность клеток иммунной системы, с которыми взаимодействуют. Кроме того, лаброциты способны поглощать грамотрицательные бактерии. Но главной задачей тучных клеток является запуск реакции воспаления, служащую сигналом тревоги, чтобы другие фагоциты начали борьбу с агрессором.

Непрофессиональные фагоциты

Эта группа включает защитные клетки, которые не обладают свойством презентации антигенов, то есть они не могут «знакомить» другие клетки с патогеном. В качестве фагоцитов данного вида могут выступать клетки кожи, части соединительных тканей, сетчатка глаза и яйцеклетки некоторых животных. 

Механизмы уничтожения чужеродных агентов

Кислородозависимый внутриклеточный фагоцитоз

При осуществлении захвата патогена увеличивается потребность организма в кислороде, поскольку именно из него образуются перекись водорода и гидроксильные радикалы. Эти активные формы обладают способностью к разрушению микроорганизмов благодаря своим токсичным свойствам. 

Кислородонезависимый внутриклеточный фагоцитоз

Существуют пути ликвидации вредоносной частицы, не зависящие от кислорода. Они считаются менее действенными. Характерной особенностью кислородонезависимый способ фагоцитоза является использование:

• электрически заряженных белков, повреждающих мембрану клетки;
• лизозимов, разрушающих стенку бактерицидной клетки; 
• лактоферринов, удаляющих из патогенов железо;
• протеаз и гидролаз, которые участвуют в переваривании белков разрушенных вредителей.

Внеклеточный путь фагоцитоза

Активизированные макрофаги выделяют оксид азота. На первом этапе происходит внутриклеточный синтез этого вещества. Затем после контакта клетки-поглотителя с агрессором оксид азота высвобождается. Рост опухоли стимулирует выброс цитокинов, осуществляющих борьбу с раковыми клетками. 

Всегда ли фагоциты полезны

Действие фагоцитов вследствие некоторых факторов может быть пагубным для человека. К таким условиям относятся плохая экология, постоянные стрессовые ситуации и др.

В механизмах работы клеток-защитников происходят сбои. Примером нарушения деятельности фагоцитов служит группа аутоиммунных заболеваний, развитие которых имеет следующее объяснение. Данный вид недугов возникает, когда иммунные клетки начинают воспринимать собственные клетки организма в качестве вредоносных объектов. Происходит фагоцитоз тканей почек, суставов, частей сердца. Как следствие, ускоряется процесс старения организма.

Чтобы избежать подобного рода болезней, стоит придерживаться здорового питания, вести активный образ жизни, не иметь вредных привычек и поддерживать нормальную работу иммунной системы.

Незавершенный и завершенный фагоцитоз: в чем их отличия

Завершенность процесса захвата чужеродного агента обусловлена итогом его внутриклеточного переваривания. Если вредоносный объект полностью разрушается, а его остатки выводятся из организма, фагоцитоз считается завершенным.

Понятие незавершенный фагоцитоз описывает процесс, когда поглощенные частицы остаются жизнеспособными. Такие патогены способны разрушить вакуоль, а также размножаться на ней. В этом случае фагоцитоз не уничтожает бактерии, а, наоборот, способствует их распространению. 

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.

Бывают случаи, когда фагоциты не могут защитить организм от вирусов, к примеру, если они не способны на перемещение в зону заражения. К таким ситуациям также относится продуцирование патогеном химических веществ, не позволяющих защитным клеткам организма подойти к ним.