Всем известный отечественный ученый, биолог Илья Ильич Мечников впервые описал процессы фагоцитоза и стал основоположником учения. Это произошло в 1883 году и спустя 25 лет, в 1908 году, он был награжден Нобелевской премией за вклад в развитие биологических наук. Именно мечников открыл явления фагоцитоза.
Неспецифическая защита организма – одно из важнейших явлений в процессах жизнедеятельности человека и других организмов. Механизм, благодаря которому осуществляется защита, достаточно сложный. Частички больших размеров (сосредоточение молекул, бактерии) обволакиваются со всех сторон мембраной клетки-захватчика с дальнейшим втягиванием образованного субстрата внутрь клетки (интернализация).
Само явление захвата твердых частиц называют фагоцитозом. Осуществляют этот процесс фагоциты – клетки входящие в иммунную систему живых организмов. Они все время циркулируют в кровеносном русле и моментально реагируют на попадание в организм чужеродных агентов.
Стадии фагоцитоза
Фагоцитоз имеет ряд последовательных этапов:
Обнаружение посторонних объектов, которое осуществляется с помощью специфических рецепторов расположенных на мембране фагоцита. Включение их происходит из-за выделения в области проникновения (воспаления) особых веществ активирующих макрофаги (гистамин, цитокины). Таким образом, клетки стремительно начинают приближаться к патогену, этот процесс называется хемотаксисом.
Происходит постепенное сцепление с «чужими» за счет фагоцитарных отростков – так совершается адгезия.
Через ряд реакций идет активация мембраны фагоцита (за счет протеинкиназы), которая необходима для дальнейшего переваривания агента.
Захват объекта фагоцитом – выделяют два вида погружения патогена в макрофаг:
- При первом варианте активируется актин-миозиновая система, которая стимулирует образование многочисленных псевдоподий, затем нейтрофилы окружают этими отростками инородное тело, и таким образом, он оказывается внутри фагоцита;
- при втором – формируется своеобразное углубление в области адгезии, которое постепенно увеличивается, пока захваченный объект полностью не окажется поглощенным клеткой.
Плазматическая мембрана окутывает чужеродное тело со всех сторон и представляет собой – фагосому.
Основной этап фагоцитоза, который поддерживает иммунитет и защищает его от проникших патогенных организмов – это непосредственное растворение чужеродных агентов. Внутри фагоцита находятся специфичные органеллы – лизосомы. Они содержат ферменты, способные расщеплять вредоносные тела. С помощью лизосом и завершается уничтожение агента.
Все продукты переваривания удаляются из клетки, путем выхода образовавшейся фаголизосомы через мембрану макрофага.
Так проходит фагоцитоз при наличии действующего иммунитета. Но есть случаи, когда система защиты не способна справится с множественными патогенными организмами, тогда развивается заболевание.
Незавершенный фагоцитоз
Описанный выше процесс называют завершенным фагоцитозом. Но существует и другой вариант исхода – это незавершенный фагоцитоз.
Попавший микроорганизм захваченный макрофагом не поддается действию лизосомальных ферментов и остается в клетке в спящем состоянии. Но при наступлении благоприятных условий он может выходить из нее и провоцировать различные болезни.
Внутриклеточный и внеклеточный пути фагоцитоза
Существует внутриклеточный и внеклеточный пути фагоцитоза.
- При захвате чужеродного агента, в организме резко повышается потребность в кислороде, так как из него начинают формироваться активные формы (перекись водорода, гидроксильные радикалы). Они обладают токсичными свойствами, способными разрушать микроорганизмы – это кислородзависимый внутриклеточный фагоцитоз. При кислородНЕзависимом пути используются лизосомальные ферменты, протеазы, гидролазы.
- Макрофаги в активном состоянии способны выделять оксид азота. Сначала он синтезируется внутри клетки, а высвобождается после встречи фагоцита с патогеном. Наличие опухолевого роста стимулирует выработку цитокинов, которые борются с раковыми клетками. Это внеклеточный путь фагоцитоза.
Учение Мечникова о защитных свойствах крови дало миру представление об иммунной системе, которая способна функционировать благодаря двум факторам: наличие клеточного иммунитета (лейкоцитарные клетки и их производные) и гуморального (антитела).
Какие клетки защищают наш организм? Еще И. И. Мечников выделял две группы клеток-защитников: макрофагоциты и микрофагоциты:
Макрофагоциты (моноциты и макрофаги)
Моноциты – это лейкоцитарные клетки, составляющие 4-11% от общего числа клеток крови. Они самые большие представители белой крови (10-12 мкм в диаметре). Внутри находится множество лизосом, что обуславливает их фагоцитарную активность.
Благодаря своим размерам моноциты уничтожают чужеродные тела большой величины, на что другие клетки не способны. Продолжительность жизни моноцитов составляет около 2-4 дней, после чего они не гибнут, а проникают через сосудистую стенку в ткани, где преобразуются в макрофаги-гистиоциты.
Макрофаги есть везде, во всех органах и тканях организма, оснащены выростами — псевдоподиями, которые необходимы при захвате чужеродных клеток, основная масса цитоплазмы заполнена лизосомами и фагосомами. Важная функция макрофагов — секреция лизоцима (бактерицидного средства).
Множество клеток в нашем организме каждый день отмирают – это естественный физиологический процесс, продукты апоптоза также поглощаются и растворяются внутри фагоцитов.
Микрофагоциты (нейтрофильные клетки)
Нейтрофилы – это полиморфноядерные гранулоциты, в диаметре около 7мкм. При воспалительных процессах они первые появляются в месте патологического очага и способны фагоцитировать бактерии и мелкие частицы. Сами нейтрофилы здесь и погибают, превращаясь в гнойную массу.
Сложно переоценить важность фагоцитарной системы, поскольку она выполняет не только очищение организма от чужеродных тел, но перенося на свою поверхность пептиды разрушенных антигенов, фагоциты стимулируют выработку стойкого иммунитета к этим микроорганизмам.
