7 Сист монон-рных фагоцитов обьединяет на основе единства происхождения, морфологии и функции моноциты переферической крови тканевые макрофаги различной локализации. Моноциты переферической крови в присутствии определенных факторов могут дифференцироваться не только в тканевые макрофаги но и в дендритные клетки(ДК). Такими факторами явл-ся ГМ-КСФ и ИЛ-4. В рез-те действия этих цитокинов обр-ся мономорфная популяция ДК, имеющая хар-ки незрелых ДК переферических тканей. Созревание, дифференцировка и активация макрофагов зависят от ростовых факторов(ИЛ-3, ГМ-КСФ,М-КСФ) и от активирующих цитокинов (IFN-y).Среди функций IFN-y одной из важнейшей явл-ся активация эффекторных функций макрофагов: их внутриклеточной микробицидности и цитотоксичности, продукции ими цитокинов, супероксидных и нитроксидных радикалов, простагландинов.
Осн. Ф-ии макрофагов: 1) Фагоцитоз и пиноцитоз-поглощение частиц или клеток за счет обтекания их псевдоподиями. Благодаря фагацитозу макрофаги участвуют в удалении из орг-ма иммунных комплексов и клеток, подвергшихся апоптозу. 2)участие в процессах репарации и заживления ран-макрофаги секретируют несколько ростовых факторов, стимулирующих ангиогенез и индуцируют формирование грануляционной ткани и реэпитализацию: базисный фактор роста фибробластов(bFGF), ростовые трансформирующие факторы GTF-a, GTF-b, инсулиноподобный ростовой фактор (IGF). 3) Секреторная-секретируют более 100 различных видов молекул. А) ферменты неспецифической противоинфекционной защиты(перксидаза, активные формы кислорода, окись азота, катионные белки, лизоцим и интерферон) Б) ферменты, активные в отношении внелеточных белков-коллагеназа, эластаза, активаторы плазминогена, лизосомные ферменты. В) БАВ, являющиеся медиаторами и модуляторами различных физиологических процессов, в первую очередь-воспаления: простагландины, лейкотриены, циклические нуклеотиды. Г) вещества, активирующие или регулирующие иммунные реакции. 4) регуляция иммунного ответа-моноциты крови и тканевые макрофаги синтезируют ряд факторов, влияющих на дифференцировку, пролиферацию и функциональную активность других участников иммунного ответа-определенных субпопуляций Т- и В-лимфоцитов 5) эффекторные функции макрофагов при специфическом иммунном ответе-проявляются в реакциях ГЗТ, когда в инфильтратах находят, в осн. Моноциты. Рецепторы макрофагов-на пов-ти макрофагов сод-ся большой набор рецепторов, обеспечивающих участие макофагов в широком круге физиологических реакций, в т.ч. и участие в специфическом иммунном ответе. Так, на мембране макрофагов экспрессированы различные рецепторы для захвата микроорганизмов: маннозный рецептор (MMR). Рецепторы для бактериальных липополисахаридов (CD14), на мембране макрофагов эксперссированы рецепторы для захвата опсонизированных микроорганизмов: FcR для иммуноглобулинов, а также CR1, CR3, CR4-для фрагментов активированного комплемента. На мембране макрофагов эксперссированы гликопротеиновы рецепторы для многих цитокинов. Связывание цитокина со своим рецептором служит первым звеном в цепи передачи сигнала активации к ядру клетки.
Неспецифические механизмы защиты. Характеристика макро- и микрофагов.
Неспецифические (врожденные) клеточные механизмы защиты обеспечиваются фагоцитами: 1. макрофаги (мононуклеарные клетки). 2. микрофаги (полинуклеарные клетхи).
Фагоциты:
макрофаги (мононуклеарные клетки) (нейтро- . зоэино- ,базофилы)
Моноциты
Фагоциты открыты в 1882 Мечниковым.
Макрофаги являются мононукпеарными клетками и раньше объединяются в мононуклеарную фагоцитарную систему - моноциты красного костного мозга, свободные тканевые макрофаги и фиксированные тканевые макрофаги. Моноциты красного костного мозга находятся в центре эритробластического островка (недифференциротанные клетки) и даёт начало всем-макрофагам: моноциты красного костного мозга выходят а кровь и существуют там в качестве моноцитов крови (6-8% от лимфоцитов крови). Моноциты крови способны проходить сквозь эпителий кровеносных сосудов тканей, где он превращается в макрофаг. Назад макрофаги в кровь не возвращаются. Если моноциты крови имеют диаметр 11-20 нм. то тканевые макрофаги имеют размеры 40-50 мкм. Т. е. макрофаги увеличиваются в размерах и называются распластанными макрофагами, которые могут взаимодействовать с лимфоцитами. Еще на их поверхности образуются рецепторы для взаимодействия с lg G и комплементом. Такое взаимодействие макрофагов с lo G и комплементами способствует фагоцитозу.
Макрофаги делятся на: 1. макрофаги легких (альвеолярные). 2. макрофаги соединительной ткани (гистиоциты) 3. макрофаги серозных полостей. 4. макрофаги воспалительных экссудатов.
Свободные макрофаги диффузно рассеяны по всему организму и свободно перемещаются, что способствует освобождению организма от чужеродного материала. Распластанные макрофаги способны склеиваться между собой, создавая конгиамераты, которые создают условия (механическое препятствие) для распространения микроорганизмов. Кроме того макрофаги являются АПК.
Тканевые (связанные) макрофаги входят в состав идентичных органов: 1. макрофаги печени (купферовские клетки) - с большим количеством отростков, очищают кровь поступающую по воротной вене от кишечника. Участвуют в обмене НЬ и желчных пигментов. 2. макрофаги селезенки (находятся в корковом и мозговом слое) - имеют множество отростков, обладают фагоцитарной силой, уничтожают старые эритроциты. 3. макрофаги лимфоузлов - находятся в корковом и мозговом веществе, обезвреживают микроорганизмы лимфы. 4. макрофаги плаценты - защищают плаценту от бактерий. 5. макрофаги микрогпии - фагоцитируют продукты распада нервной ткани и запасают жир.
Все макрофаги продуцируют БАВ - цитокины, которые связывают функции макрофаги воедино.
Микрофаги полинуклеарные фагоциты, происходят из стволовых клеток красного костного мозга, на 2/3 состоят из иейтрофилов, эозинофилов до 5%, базофилов до1%. i
Нейтрофилы, эозинофилы. базофилы выходят из кровяного русла; в ткани и превращаются в микрофаги, назад не возвращаются. Самые сильные нейтрофилы могут уничтожить до 30 бактерий. Сила их оценивается по фагоцитарной и бактериальной активности и хемотаксическим свойствам. При инфекции микрофаги устремляются из кровяного русла в ткани, т. к. увеличивается проницаемость сосудов для них. Это обусловлено повышением гистамина при воспалительных процессах. Второй пик проницаемости через 6-8 часов после проникновения и связан с действием.
Система мононуклеарных фагоцитов (греч. monox один + лат. nucleos ядро: греч. рhagos пожирающий, поглощающий + гистол. суtus клетка; синоним: макрофагальная система, моноцитарно-макрофагальная система) - физиологическая защитная система клеток, обладающих способностью поглощать и переваривать чужеродный материал. Клетки, входящие в состав этой системы, имеют общее происхождение, характеризуются морфологическим и функциональным сходством и присутствуют во всех тканях организма.
Основой современного представления о С. м. ф. является фагоцитарная теория, разработанная И.И. Мечниковым в конце 19 в., и учение немецкого патолога Ашоффа (К. А.L. Aschoff) о ретикулоэндотелиальной системе (РЭС). Первоначально РЭС была выделена морфологически как система клеток организма, способных накапливать витальный краситель кармин. По этому признаку к РЭС были отнесены гистиоциты соединительной ткани, моноциты крови, клетки Купфера печени, а также ретикулярные клетки кроветворных органов, эндотелиальные клетки капилляров, синусов костного мозга и лимфатического узлов. По мере накопления новых знаний и совершенствования морфологических методов исследования стало ясно, что представления о ретикулоэндотелиальной системе расплывчаты, не конкретны, а в ряде положений просто ошибочны. Так, например, ретикулярным клеткам и эндотелию синусов костного мозга и лимфатических узлов длительное время приписывалась роль источника фагоцитирующих клеток, что оказалось неверным. В настоящее время установлено, что мононуклеарные фагоциты происходят из циркулирующих моноцитов крови. Моноциты созревают в костном мозге, затем поступают в кровяное русло, откуда мигрируют в ткани и серозные полости, становясь макрофагами. Ретикулярные клетки выполняют опорную функцию и создают так называемое микроокружение для кроветворных и лимфоидных клеток. Эндотелиальные клетки осуществляют транспорт веществ через стенки капилляров. Непосредственного отношения к защитной системе клеток ретикулярные клетки и эндотелий сосудов не имеют. В 1969 г. на конференции в Лейдене, посвященной проблеме РЭС, понятие «ретикулоэндотелиальная система» было признано устаревшим. Вместо него принято понятие «система мононуклеарных фагоцитов». К этой системе относят гистиоциты соединительной ткани, клетки Купфера печени (звездчатые ретикулоэндотелиоциты), альвеолярные макрофаги легких, макрофаги лимфатических узлов, селезенки, костного мозга, плевральные и перитонеальные макрофаги, остеокласты костной ткани, микроглию нервной ткани, синовиоциты синовиальных оболочек, клетки Лангергаиса кожи, беспигментные гранулярные дендроциты. Различают свободные, т.е. перемещающиеся по тканям, и фиксированные (резидентные) макрофаги, имеющие относительно постоянное место.
Макрофаги тканей и серозных полостей, по данным сканирующей электронной микроскопии, имеют форму, близкую к сферической, с неровной складчатой поверхностью, образованной плазматической мембраной (цитолеммой).
В условиях культивирования макрофаги распластываются на поверхности субстрата и приобретают уплощенную форму, а при перемещении образуют множественные полиморфные псевдоподии. Характерным ультраструктурным признаком макрофага служит наличие в его цитоплазме многочисленных лизосом и фаголизосом, или пищеварительных вакуолей (рис. 1 ). Лизосомы содержат различные гидролитические ферменты, обеспечивающие переваривание поглощенного материала. Макрофаги - активные секреторные клетки, которые освобождают в окружающую среду ферменты, ингибиторы, компоненты комплемента. Основным секреторным продуктом макрофагов является лизоцим. Активированные макрофаги секретируют нейтральные протеиназы (эластазу, коллагеназу), активаторы плазминогена, факторы комплемента, такие как С2, С3, С4, С5, а также интерферон.Клетки С. м. ф. обладают рядом функций, в основе которых лежит их способность к эндоцитозу, т.е. поглощению и перевариванию инородных частиц и коллоидных жидкостей. Благодаря этой способности они выполняют защитную функцию. Посредством хемотаксиса макрофаги мигрируют в очаги инфекции и воспаления, где осуществляют фагоцитоз микроорганизмов, их умерщвление и переваривание. В условиях хронического воспаления могут появляться особые формы фагоцитов - эпителиоидные клетки (например, в инфекционной гранулеме) игигантские многоядерные клетки типа клеток Пирогова - Лангханса и типа клеток инородных тел. которые образуются путем слияния отдельных фагоцитов в поликарион - многоядерную клетку (рис. 2 ). В гранулемах макрофаги вырабатывают гликопротеид фибронектин, который привлекает фибробласгы и способствует развитию а.
Клетки С. м. ф. принимают участие в иммунных процессах. Так, непременным условием развития направленного иммунного ответа является первичное взаимодействие макрофага с антигеном. При этом антиген поглощается и перерабатывается макрофагом в иммуногенную форму. Иммунная стимуляция лимфоцитов происходит при непосредственном контакте их с макрофагом, несущим преобразованный антиген. Имунный ответ в целом осуществляется как сложное многоэтапное взаимодействие Г- и В-лимфоцитов с макрофагами.
Макрофаги обладают противоопухолевой активностью и проявляют цитотоксические свойства в отношении опухолевых клеток. Эта активность особенно выражена у так называемых иммунных макрофагов, осуществляющих лизис опухолевых клеток-мишеней при контакте с сенсибилизированными Т-лимфоцитами, несущими цитофильные антитела (лимфокины).
Клетки С. м. ф. принимают участие в регуляции миелоидного и лимфоидного кроветворения. Так, островки кроветворения в красном костном мозге, селезенке, печени и желточном мешке эмбрионе формируются вокруг особой клетки - центрального макрофага, организующего эритропоэз эритробластического островка. Клетки Купфера печени участвуют в регуляции кроветворения путем выработки эритропоэтина.
682 0
Несмотря на высокий питотоксический потенциал макрофагов, их непосредственное использование в адоптивной иммунотерапии еще не получило большого распространения, что во многом объясняется сложностями их получения.
Однако в последнее время появилась ограниченная информация об использовании адоптивного переноса макрофагов, в частности для лечения глиобластом.
Макрофаги в лечении рака
Активация мононуклеарных фагоцитов биспецифическими антителами, распознающими FcR и EGFR на клетках глиобластомы, обусловила усиление экспрессии HLA-DR, фагоцитоз и цитотоксичность; эти данные позволили сделать заключение о том, что мононуклеарные фагоциты вместе с указанными биспецифическими антителами могут быть использованы для адоптивной иммунотерапии глиобластом, клетки которых экспрессируют EGFR.Практически весь опыт иммунотерапии рака прошлых лет, начиная с использования различных бактериальных субстанций и их продуктов (различные коринебактерии, сальмонеллы, дифтерийный, холерный, столбнячный токсины, продукты стенки бактерий различных видов, простейшие и др.), показал, что в механизме терапевтического действия такой иммунотерапии важное место принадлежит их влиянию на мононуклеарные фагоциты. Существенная роль отводится макрофагам и в реализации эффекта имммуномодуляторов растительного и синтетического происхождения (мурамидципептид, хитозан и др.).
Данные, которые представлены ниже, в основном содержат доказательства участия макрофагов в различных видах современной иммунотерапии рака. Уже первый опыт применения IL-2 для лечения различных метастазирующих опухолей (использовали большие дозы IL-2 или его сочетание с другими цитокинами - IFNoc, TNFa, ЛАК, полученные из лимфоцитов периферической крови, а также инфильтрирующих опухоль и др.) показал, что в участках регрессии опухоли отмечали инфильтрацию макрофагами, CD4+- и СD8+Т-лимфоцитами. Эти данные свидетельствовали о том, что ответ на IL-2-терапию в равной степени ассоциируется как с Т-лимфоцитами, так и с макрофагами.
В последующем было показано, что макрофаги активно участвуют в реализации ремиссии опухолевого процесса и при совместном применении IL-2 и IL-12 при лимфоме мышей. При этом противоопухолевая активность макрофагов антителозависима и может осуществляться неспецифическим и специфическим путем (в процессе терапии обнаружены специфические антитела IgG2A). Особенно важным представляется вывод о том, что на первых этапах сочетанной терапии IL-2 и IL-12 основная роль принадлежит макрофагам и лишь на последующих - другим клеткам.
Нельзя не отметить и роль макрофагов в терапевтическом эффекте комбинированной терапии IL-2, IFNy и гистамина (в качестве адъюванта) при лечении метастазирующих меланом. Исследование моноцитов периферической крови и биопсийного материала показало, что хороший эффект от терапии сочетается с уровнем инфильтрации мононуклеарными фагоцитами.
Как эффекторные клетки макрофаги проявляют себя и при изолированной IL-12, а также сочетанной (IL-12 и IL-18) терапии. При введении IL-12 мышам с опухолями МСА 207 показано, что макрофаги превалируют в клеточном составе асцитической жидкости. Такие макрофаги обладают цитотоксической эффективностью и осуществляют лизис контактзависимым механизмом. Под влиянием IL-12 и IL-18 макрофаги продуцируют IFNy и NO и вместе с цитотоксическими лимфоцитами (ЦТЛ) и естественными киллерами (ЕК) обеспечивают лизис клеток глиомы.
Практически полную регрессию наблюдали после трансфекции плазмиды IL-13Ra в клетки плоскоклеточного рака; указанная регрессия опухоли сопровождалась выраженной инфильтрацией макрофагами и ЕК.
При исследовании IL-12-зависимой цитотоксичности установлено, что макрофаги могут действовать, используя ранее неизвестный механизм, который предусматривает контакт макрофагов с клетками-мишенями, но не зависит от перфорина, Fas/FasL и NO; эта способность макрофагов особенно выражена при сочетанном применении IL-12 с циклофосфамидом, что приводит к регрессии опухоли Sa-1.
Со способностью M-CSF влиять на выживаемость и дифференцировку мононуклеарных фагоцитов связывают высокий процент элиминации опухолевых клеток (меланома и тимома). В этих опытах впервые были получены доказательства того, что под влиянием M-CSF макрофаги способны элиминировать опухолевые клетки, используя механизм антителозависимой цитотоксичности с участием антител, специфичных к антигенам опухолевых клеток.
Трансфекция гена M-CSF в клетки неиммуногенной гепатоцеллюлярной карциномы (Нера 1-6) вызывала генерацию противоопухолевого ответа макрофагов и ЦТЛ против указанных клеток; такие результаты свидетельствуют, по мнению авторов, о целесообразности трансфекции гена M-CSF в указанные клетки при их использовании для вакцинации.
Макрофаги и цитотоксические лимфоциты являются важными компонентами механизма противоопухолевого действия различных противоопухолевых вакцин. Так, противоопухолевый эффект при вакцинации пептидами антигенов опухоли EG.70VA мышей обеспечивался макрофагами вместе с ЦТЛ. Однако удаление макрофагов перед вакцинацией нивелировало эффект цитотоксических лимфоцитов.
Лидирующая роль макрофагов показана и при вакцинации рекомбинантной вакциной с трансфекцией белка вируса папилломы на модели карциномы VX2. Приоритетность макрофагов в регрессии опухоли доказывалась тем, что лимфоциты, выделенные от вакцинированных мышей, не проявляли цитотоксичности, однако у таких мышей развивался гуморальный иммунологический ответ, и активация образовавшимися антителами индуцировала антителозависимую цитотоксичность макрофагов, которую авторы и рассматривают как ответственную за элиминацию опухоли.
Существенное место занимает противоопухолевая активность макрофагов и в эффекте иммуномодулирующих препаратов различного происхождения. Так, иммуномодулятор ОК-432 усиливает цитотоксичность макрофагов, что проявляется усилением активности лактатдегидрогеназы, кислой фосфатазы, усилением секреции NO, а также фагоцитарной активности.
Возобновление интереса к использованию иммуномодификаторов растительного происхождения, в частности полученных из мицелия, позволило выявить тот факт, что макрофаги и в этих случаях играют роль в регрессии опухоли; различные фракции экстракта мицелий неодинаково эффективны в их действии на клетки метастазирующих и неметастазирующих опухолей.
Грибковые полисахариды, в частности полученные из Phellinus linteus, наряду с противоопухолевым обладают и иммуномодулирующим действием. Механизм этого действия не в полной мере ясен, однако показано, что обработка макрофагов in vitro указанным полисахаридом индуцирует продукцию NO, а также усиливает лизис клеток меланомы В16 in vivo.
Функции макрофагов (секреторный и клеточный ответы) могут изменяться и под влиянием мукополисахаридов грибов. Перитонеальные макрофаги после обработки этими мукополисахаридами усиливали цитотоксичность против клеток меланомы В16, что сопровождалось повышением активности миелопероксидазы, усилением продукции Н2O2, O2, NO, TNFa.
Участие макрофагов в противоопухолевой защите подтверждают и результаты иммунотерапии с использованием комбинированного иммуномодулятора иринотексана для лечения рака поджелудочной железы. Эти результаты показали, что терапевтическая эффективность (снижение роста и количества метастазов в печень) прямо коррелирует с инфильтрацией макрофагами в участках поражения и увеличения ими экспрессии iNOS.
Особого внимания заслуживают данные о том, что и в терапевтической эффективности ряда препаратов, известных как химиопрепараты, существенная роль принадлежит макрофагам.
В этом аспекте несомненно интересны новые данные о действии известного химиопрепарата таксола, который ингибирует рост опухоли, но не убивает опухолевые клетки. Оказалось, что преинкубация макрофагов с таксолом значительно снижает способность к выживаемости клеток линии рака мочевого пузыря мышей (МВТ2).
Использование различных модельных систем привело к заключению, что после инкубации с таксолом макрофаги убивают опухолевые клетки, реализуя NO-зависмый механизм апоптоза. Кроме того, под влиянием таксола опухолевые клетки выделяют фактор, стимулирующий активность макрофагов и выделение NO. Из этих данных следует, что при определенных условиях опухоль может выделять фактор, усиливающий противоопухолевую активность макрофагов.
Терапия линомидом, используемым для лечения плоскоклеточной карциномы языка, увеличивала секрецию TNFa макрофагами перитонеальной полости и способствовала снижению уровня васкуляризации опухоли.
Химический препарат с эстрогенной активностью бисфенол А способен влиять на продукцию цитокинов клетками системы иммунитета и усиливать продукцию TNFa, iNOS макрофагами мышей. Наряду с этим было показано, что этот препарат ингибирует липополисахарид-индуцированную продукцию TNFa и NO. Полученные факты дали основание авторам сделать заключение о способности этого препарата регулировать функции клеток системы иммунитета снижением уровня NO и TNFa ингибицией NF-kappaB через рецептор эстрадиола.
Приведенные работы, а также ряд других фактов показывают, что химические препараты разнонаправленно влияют на макрофаги. Этот факт, во-первых, является важным для изучения механизма действия различных химиопрепаратов на систему иммунитета, а во-вторых, свидетельствует о необходимости учета этих способностей химиопрепаратов при назначении химиотерапии.
Противоопухолевое действие макрофагов является важным компонентом эффективности фототерапии, которая применялась в комплексе с витамин-Д3-связывающим фактором, активирующим макрофаги.
В опытах, проведенных на плоскоклеточной карциноме, показано, что роль макрофагов в регрессии опухоли связана с их привлечением к участку воспаления, которое вызывает фототерапия. Указанный связывающий фактор был использован и для экспериментальной терапии карциномы Эрлиха у мышей, когда было показано, что предварительная инкубация макрофагов с этим фактором сопровождалась выраженной их активацией; последующее введение макрофагов приводило к радикальной регрессии этой опухоли (использовали различные варианты терапии) уже после одной или двух инъекций.
Положительный результат от фототерапии в сочетании с активированными макрофагами был отмечен и в опытах с карциномой крыс. Такая комбинированная (интра- или перитуморальная) фототерапия с использованием активированных макрофагов стимулировала клеточноопосредованный иммунитет, увеличивала показатель выживаемости животных и снижала частоту развития карцином.
В связи с увеличивающимся интересом к использованию иммунотерапии для лечения химиорезистентных опухолей заслуживают внимания результаты проведения иммунотерапии мышей, которым вводились клетки мелкоклеточной карциномы легкого человека, характеризующейся множественной лекарственной резистентностью (клетки экспрессировали белок p-gp).
Иммунотерапия проводилась химерными антителами против p-gp, которые in vitro индуцировали антителозависимую цитотоксичность перитонеальных макрофагов; комбинация этих антител с трансфекцией M-CSF останавливала развитие метастазов. Такие результаты послужили основанием для вывода о целесообразности проведения клинических испытаний указанного выше метода иммунотерапии.
Значимость мононуклеарных фагоцитов в системе иммунитета против опухоли
Мононуклеарные фагоциты представляют собой гетерогенную субпопуляцию клеток. Сложный и длительный эволюционный путь обеспечил им широкий спектр регуляторных влияний и возможность реализации различных эффекторных функций. Значение мононуклеарных моноцитов не ограничивается презентацией антигена, фагоцитозом и цитотоксичностью.Способность мононуклеарных фагоцитов продуцировать не только различные цитокины и другие медиаторы, но и ряд гормонов, экспрессировать рецепторы для нейромедиаторов не оставляет сомнений в том, что в сложных взаимодействиях между нервной, эндокринной и иммунной системами макрофаги занимают весьма значимое место. Раскрытие многих сложностей взаимодействия между отдельными клетками системы иммунитета привело к трансформации взглядов на роль макрофагов.
Так, если в течение длительного периода времени макрофаги рассматривались как один из основных факторов врожденного иммунитета, то в настоящее время не вызывает сомнений и их активное участие в приобретенном иммунитете, реакциях трансплантационного иммунитета, различных воспалительных процессах, таких патологических процессах, как атеросклероз и др.
Очень велика роль макрофагов и в противоопухолевой защите благодаря тому, что они обладают разнообразными механизмами, способными лизировать опухолевые клетки. Более того, взаимодействие специфических противоопухолевых антител с Fc-рецепторами обеспечивает мононуклеарным фагоцитам участие в формировании специфической противоопухолевой защиты.
Общая информация позволяет сделать следующие заключения:
Первое
Мононуклеарные фагоциты - гетерогенная субпопуляция клеток, различающихся фенотипически и функционально, обладающая способностью к осуществлению различных эффекторных, а также регуляторных функций.Второе
Основные функции мононуклеарных фагоцитов - презентация антигена, фагоцитоз, цитотоксичность, взаимодействие с другими клетками системы иммунитета, участие во врожденном и приобретенном иммунитете, трансплантационных реакциях, а также взаимодействие с клетками эндокринной и нервной систем.Третье
Мононуклеарные фагоциты способны к дифференцированному распознаванию апоптотических и некротических телец, что раскрывает новый аспект их биологической роли в регуляции иммунологического и тканевого гомеостаза.Четвертое
Мононуклеарные фагоциты обладают большим противоопухолевым потенциалом, который может реализовываться на различных этапах опухолевого процесса и проявляться в отношении метастазирующих и неметастазируюших опухолей различных гистогенеза и локализации.Пятое
Цитотоксическое действие мононуклеарных фагоцитов в отношении опухолевых клеток обеспечивается разнообразными механизмами лизиса и такое разнообразие позволяет характеризовать мононуклеарные фагоциты как клетки, которые обладают очень высоким цитотоксическим потенциалом.Шестое
Цитотоксичность макрофагов , имеющих различное происхождение, различается.Седьмое
Способность мононуклеарных фагоцитов к активному и быстрому лизису опухолевых клеток после стимуляции обосновывает перспективу их использования для адоптивной иммунотерапии рака, а также ее сочетанного использования с другими видами иммунотерапии.Восьмое
Участие макрофагов не только обеспечивает противоопухолевую эффективность различных видов иммунотерапии, но и способствует реализации терапевтического эффекта химио- и фототерапии.Бережная Н.М., Чехун В.Ф.
1218 0
Макрофаги и моноциты относятся к так называемым профессиональным антигенпрезентирующим клеткам и, согласно современным представлениям, объединены в систему мононуклеарных фагоцитов, в которую также входят монобласты и промоноциты.
Подобно нейтрофилам они участвуют в обеспечении первой линии защиты против различных чужеродных воздействий.
Наряду со своими основными функциями - представление антигена, фагоцитоз и цитотоксичность - эти клетки осуществляют и различные регуляторные влияния. Современные представления о мононуклеарных фагоцитах свидетельствуют об их участии как во врожденном, так и приобретенном иммунитете.
В отличие от других клеток, обладающих выраженной способностью к фагоцитозу (нейтрофилы, тучные клетки, базофилы, эозинофилы), как моноциты периферической крови, так и тканевые макрофаги являются предметом интенсивного изучения, что нашло отражение во множестве публикаций. Не осталось в стороне и изучение роли мононуклеарных фагоцитов при опухолевом процессе, что способствовало накоплению множества данных, расширяющих информацию по этому вопросу.
Характеристика макрофагов
Сегодня известно, что роль мононуклеарных фагоцитов проявляется не только в фагоцитировании и презентации антигена - функциях, которые наиболее изучены, но и регуляторными влияниями, которые они оказывают на функции других клеток, что в целом определяет разностороннюю форму участия моноцитов и макрофагов в поддержании как иммунологического, так и тканевого гомеостаза.Характеристика мононуклеарных фагоцитов как антигенпрезентирующих клеток была дана в первой части монографии. В связи с этим нам представляется целесообразным ограничить изложение данных этой главы, во-первых, сведениями, которые отражены в литературе последних лет, а во-вторых, теми, которые могут иметь значение для понимания их роли в опухолевом процессе.
Макрофаги - долгоживущая популяция клеток, их максимальное количество находится в соединительной и лимфоидной тканях, особенно ассоциированных со слизистой оболочкой. Как известно, своеобразным аналогом макрофагов в печени являются клетки Купфера, которые фагоцитируют, осуществляют процессинг и представление различных антигенов, а в мозгу - клетки микроглии и астроциты.
Контроль созревания моноцитов в костном мозгу осуществляется такими цитокинами, как IL-3, GM-CSF, M-CSF, IFNa/в; избирательным фактором роста мононуклеарных фагоцитов является M-CSF.
Известно, что моноцитопоэз усиливается провоспалительными цитокинами макрофагов по принципу обратной связи: после дифференцировки моноцитов в макрофаги последние начинают продуцировать цитокины, которые, в свою очередь, усиливают моноцитопоэз.
На различных его стадиях превалирующая роль принадлежит различным цитокинам, однако в конечном счете основными в этом процессе являются IL-3, GM-CSF, M-CSF, IL-9, IL-11, IFNy, IL-4. Моноциты могут быть прямыми предшественниками дендритных клеток in vivo, которые стали известны как CD8a+дендритные клетки (ДК) и могут осуществлять перекрестную презентацию антигена CD8+ Т-лимфоцитам.
Поверхностная мембрана макрофагов в высшей степени мозаична, так как формируется большим количеством различных соединений (белками, углеводами, липидами), ее наружная и внутренняя поверхности связаны и характеризуются способностью быстро и постоянно синтезировать вещества, которые ее формируют, что обеспечивает надежность реализации мононуклеарными фагоцитами их важнейших функций (фагоцитоза, цитотоксичности и др.). Такая мобильность, очевидно, является результатом сложного эволюционного пути, который прошли фагоцитирующие клетки.
Поверхность мембраны мононуклеарных фагоцитов изобилует различными рецепторами, из которых наиболее разносторонне изучены FcR для иммуноглобулинов, а также рецепторы к цитокинам, гормонам, различным фракциям комплемента. Интерес к изучению рецептора к Fc-фрагменту иммуноглобулина обусловлен тем, что эти рецепторы играют одну из главных ролей в осуществлении практически всех функций фагоцитирующих клеток.
Известны три типа рецепторов для иммуноглобулинов, которые были идентифицированы при изучении макрофагов мышей:
1) высокоаффинный рецептор для IgG - FcyRI (CD64), обладающий способностью связываться с мономерным агрегированным IgG, а также входящий в состав иммунных комплексов; экспрессируется исключительно на макрофагах и нейтрофилах и опосредует фагоцитоз и антителозависимую цитотоксичность;
2) низкоаффинный рецептор для IgG - FcyRII (CD32);
3) FcyRIII (CD16), который связывает IgG только в составе иммунных комплексов и экспрессируется макрофагами, нейтрофилами, тучными клетками и естественными киллерами.
Некоторые FcyR обладают повышенным сродством к отдельным подклассам IgG (IgGp IgG2a, IgG3, IgG4). FcR могут связываться и с иммуноглобулинами других изотипов (М, А, Е). В частности, связывание с IgM особенно характерно для перитонеальных макрофагов крыс, IgA - моноцитов человека и IgE - альвеолярных и перитонеальных макрофагов крыс, моноцитов человека. Низкоаффинный Fc-рецептор связывается с IgE (FceR), что сопровождается усилением транскрипции генов TNFa и IL-ip с резким усилением продукции этих цитокинов макрофагами.
FcRI могут экспрессировать как покоящиеся макрофаги, так и активированные IFNy. Практически все антигенпрезентирующие клетки, включая и макрофаги, способны экспрессировать высокий уровень FcRI параллельно с экспрессией антигенов II класса главного комплекса гистосовместимости (ГКГ) , CD40, CD88. Новый взгляд на антигенпрезентирующие клетки позволяет рассматривать FcRI как связующее звено между врожденным и адоптивным иммунитетом в результате поглощения иммунных комплексов, что в последующем имеет значение для индукции Т-зависимого ответа.
Одной из важных характеристик FcR, обеспечивающих их быструю реакцию на различные воздействия, является способность к перераспределению на мембране и взаимодействию с в2-интегринами (молекулярные основы этого взаимодействия остаются неизвестными).
Наряду с Fc-рецепторами, участвующими в активации макрофагов, описан еще один - FcRIIb - уникальный ингибиторный рецептор, который ингибирует внутриклеточные сигналы при взаимодействии с иммунными комплексами, содержащими IgG.
Благодаря изучению этого рецептора получены новые и очень важные данные, согласно которым антиген способен взаимодействовать с активационными и ингибиторными Fc-рецепторами как макрофагов костного мозга, так и клеток Лангерганса и дендритных клеток, что способствует усилению Т-клеточной пролиферации и индукции гуморального иммунитета.
Эти данные свидетельствуют о том, что FcRIIb, несмотря на то что он является инги-биторным рецептором, способен осуществлять и позитивную регуляцию презентацией иммунных комплексов, в состав которых входит IgG, что уже сегодня подтверждено при исследовании дендритных клеток.
Только мононуклеарные фагоциты экспрессируют трансмембранный белок CD163, который является членом семейства рецепторов-скавенджеров (рецепторы-мусорщики - scavenger receptor family), и его экспрессия регулируется антивоспалительными медиаторами.
Интерес к изучению роли этого рецептора в последнее время возрастает в связи с доказательствами его участия в различных патологических процессах и его способностью связываться с системой гаптоглобина-гемоглобина (Hb-Hp), что вызывало активацию продукции IL-10 и ингибировалось анти-СD163-антителами. Имеющиеся по этому вопросу данные с полным основанием рассматриваются как идентификация нового пути защитного противовоспалительного эффекта моноцитами и макрофагами человека.
Как отмечалось, естественные киллеры и активированные цитотоксические лимфоциты (ЦТЛ) экспрессируют рецепторы NKG2D. Макрогфаги также экспрессируют этот рецептор, который способен распознавать некоторые поверхностные лиганды, связанные с антигенами I класса ГКГ.
Такие лиганды активно экспрессируются клетками при ряде патологических процессов, а также опухолевыми клетками, и связывание с ними сопровождается активацией макрофагов; не исключено, что экспрессия NKG2D и их перераспределение на поверхности клеток играет роль в нерестрикти-рованном (естественном) лизисе.
Мононуклеарные фагоциты экспрессируют также: антигены I и II классов главного комплекса гистосовместимости; МАС-1; la-антигены; различные адгезивные молекулы (LFA-1, LFA-3, ICAM-1, ICAM-2, интегрины и др.); рецепторы для компонентов комплемента (CR1, CR3, CR4, CR5, CD35, CD88 и др.); рецепторы для цитокинов (IL-1 - CDwl25, TNF - CD120a/b, IFNy - CDwll9); рецепторы для хемокинов (СС1, СС2, ССЗ, СС4, СС5, СС6, СС7, СС8), которые связываются с различными хемоаттрактантами (MIP-1, MIP-la, МIР-1р, МСР, RANTES и др.); маннозные, маннозофруктозные или лектиноподобные рецепторные молекулы, а также рецепторы для фибронектина. Поверхность макрофагов имеет и TOLL-подобные рецепторы - TLR-2 и TLR-4, с участием которых осуществляются защитный эффект макрофагов и апоптоз макрофагов, нагруженных бактериями.
Наряду с экспрессией классических антигенов I и II классов ГКГ при активации макрофагов экспрессируются антигены HLA-G. Их экспрессия обнаружена на клетках, инфильтрирующих карциному легкого, и в значительно меньшей степени - при незлокачественных заболеваниях легких.
Предполагается, что при экспрессии HLA-G может нарушаться презентация антигена, что приводит к ослаблению иммунологического ответа и таким образом благоприятствует развитию как злокачественного, так и воспалительного процесса.
На поверхности макрофагов экспрессируются рецепторы и для различных гормонов (инсулина, тиреотропина, р-адренергических, эстрогенов, глюкокортикоидов, соматостатина, гонадотропина и др.), что делает возможным их участие во взаимодействии с нервной и эндокринной системами, а также в репродуктивных процессах. Так, эстрогены проявляют защитный эффект против нейродегенерации при острых и хронических повреждениях мозга, и именно макрофаги головного мозга принимают участие в эффектах 17b-эстрадиола (Е2) на нейроны.
Наряду с этим данные, полученные в последнее время, показывают, что макрофаги и моноциты участвуют в патогенезе различных нейровоспалительных процессов (множественный склероз, болезнь Альцгеймера, церебральная ишемия), что связано с выделением ими различных цитокинов, металлопротеиназ, экспрессией CD40 и связыванием его со своим лигандом CD40L.
Макрофаги экспрессируют ко-стимулирующие молекулы (CD80, CD86 и др.), что, как правило, сочетается с индукцией ответа Тh2-лимфоцитов. Аналогичные ко-стимулирующие молекулы экспрессируют и клетки Купфера.
Характерным для мононуклеарных фагоцитов является и экспрессия рецептора для трансферина, который активно связывается с трансферином сыворотки крови (участок связывания находится внутри макрофагов). Предполагается, что появление этого рецептора соответствует стадии активации макрофагов и характерным для активации изменениям мембраны.
В функционировании макрофагов существенную роль играет и гистамин, рецепторы для которого экспрессируют мононуклеарные фагоциты. В этом аспекте наиболее изучены моноциты периферической крови, которые гетерогенны по способности экспрессировать указанные рецепторы.
Исследование макрофагоподобных клеток линии Р38821 показало, что добавление гистамина в культуральную среду увеличивает количество внутриклеточного кальция и циклического гуанозинмонофосфата (цГМФ) . Эти эффекты реализуются через H1-рецепторы - доказательство того, что именно через эти рецепторы осуществляется модуляция некоторых биологических функций макрофагов, а Са2+ и цГМФ выполняют при этом роль вторичных мессенджеров.
Гистамин, а также серотонин активируют альвеолярные и пери-тонеальные макрофаги. Совсем недавно было показано, что макрофаги поглощают гистамин и таким образом включаются в нейтрализацию его отрицательных эффектов в очагах воспаления. Гистамин вместе с ПГЕ-2 (вазапростан) и катехоламинами регулирует врожденный и приобретенный иммунитет, усиливая взаимодействие между моноцитами и другими клетками.
Функции макрофагов
В реализации ряда функций макрофагов большую роль играют и рецепторы к лактоферину - железосвязывающему белку, который присутствует в различных секретах и наряду с бактерицидными свойствами обладает иммуномодулирующими эффектами, угнетая продукцию IL-2, IL-1, TNFa, усиливая цитотоксичность моноцитов и естественных киллеров.Практически все антигенпрезентирующие клетки имеют рецептор для gp96 - белка теплового шока. Этот рецептор - а2-макроглобулин (CD91) - располагается интрацеллюлярно и выделяется только при некротической, но не апоптической смерти, что предполагает его участие как сенсора некротической клеточной смерти.
На макрофагах печени идентифицирован рецептор М-4, который является рецептором для раково-эмбриональных антигенов. Установлено, что на клетках рака кишечника MIP101 также экспрессируется этот рецептор, который существует в различных изоформах и регулируется тканеспецифически.
Далее, макрофаги и моноциты экспрессируют рецептор к меланокортину (MC-1R) и в результате взаимодействия этого рецептора с меланоцитстимулирующим гормоном, который функционирует как медиатор иммунитета и воспаления, снижается продукция IL-1, IL-2, IL-6, IL-13, IL-24, TNFa, IFNy и повышается IL-10.
По количеству продуктов, синтезируемых и выделяемых макрофагами, они занимают одно из ведущих мест по сравнению с другими клетками системы иммунитета, и их конкурентами могут быть только тучные клетки и нейтрофилы.
Мононуклеарные фагоциты экспрессируют Fas и FasL, что может вызывать спонтанный апоптоз, осуществляемый как аутокринным, так и паракринным путем. При активации моноциты быстро выделяют растворимую форму FasL, что свидетельствует об их способности реагировать на изменение окружающей среды.
Экспрессия Fas и связывание с FasL мононуклеарными фагоцитами индуцирует активационные сигналы, в результате чего как моноциты, так и макрофаги выделяют TNFa и IL-8, а культуральная среда этих клеток содержит факторы, стимулирующие миграцию нейтрофилов.
Однако в процессах, индуцированных Fas-лигацией, в моноцитах и макрофагах наблюдаются некоторые различия. Эти различия проявляются в том, что продукция указанных цитокинов моноцитами сопровождается последующим апоптозом и блокируется ингибитором каспаз, а цитокиновый ответ макрофагов происходит в отсутствие апоптоза и является каспазонезависимым.
Эти данные достаточно демонстративно показывают, что Fas-лигация моноцитами может индуцировать провоспалительный ответ, что приводит к острому воспалению и тканевому повреждению. Такой провоспалительный ответ проявляют и преапопто-тические нейтрофилы, что предполагает ряд общих проявлений Fas-лигации различными фагоцитирующими клетками.
Макрофаги продуцируют IL-1, IL-6, IL-8, IL-12, IL-18, TNFa, IFNa, IFNp, МСР-1, TGFP, фактор роста фибробластов (FGF) , тромбоцитозависимый ростовой фактор (PDGF) и др. Недавно было установлено, что макрофаги продуцируют MIF (macrophage migration inhibitory factor) - цитокин, который впервые был идентифицирован как Т-клеточный цитокин; MIF рассматривается как активный кандидат в провоспалительные цитокины, включающийся в гормональную регуляцию и воспаление.
Н аряду с указанными, а также другими цитокинами макрофаги содержат и при определенных условиях могут выделять:
1) лизосомальные ферменты (протеиназы, дезоксирибонуклеазы, липазы, лизоцим, коллагеназу, эластазу, миелопероксидазу и др.);
2) кислородные радикалы (Н2O2, супероксид, нитрооксид и др.);
3) гормоны (антидиуретический гормон (АДКГ)
, тимозин, андрофин);
4) компоненты комплемента (C1, С2, С3, С4, С5); а также витамин D3, простагландины, лейкотриены, факторы В и D, пропердин, фибронектин, хондриотин сульфат, трансферин, авидин, амилопротеин Е и др.
Важное значение в понимании особенностей функционирования макрофагов имеют появившиеся новые данные о том, что в регуляции усиления дифференцировки макрофагов принимает участие ген, контролирующий р53; наличие мутаций в указанном гене лишает его такой способности. Этот факт представляет особый интерес при развитии злокачественных новообразований, для которых характерно появление мутаций в гене р53, что лишает его возможности усиливать дифференцировку макрофагов.
Обсуждая значение макрофагов в поддержании иммунологического и тканевого гомеостаза, нельзя обойти вниманием еще один и, как представляется, очень важный вопрос. Речь идет о том, что макрофаги обладают способностью к дифференцированному распознаванию и фагоцитированию апоптотических телец и некротических частиц.
Несмотря на то что этой способностью обладают и некоторые другие клетки, у макрофагов она выражена наиболее сильно. Это направление исследований активно разрабатывается V. Fadok и соавторами, в результате чего в настоящее время стали известны механизмы и условия фагоцитирования апоптотических телец. Макрофаги появляются и распознают апоптотические тельца, используя различные механизмы, включая интегрины, фосфатидилсерин (PS)-3, лектины и др.
Моноцитозависимые и альвеолярные макрофаги человека, костномозговые макрофаги мышей распознают и фагоцитируют апоптотические тельца через систему интегрина vb3, которая на макрофагах человека ассоциируется с CD36 - SR-B суперсемейство рецепторов-скавенджеров; его лиганды: коллаген I, IV, V, тромбоспондин, фосфолипиды, длинная цепь жирных кислот.
Клонирован ген, который кодирует этот рецептор, и показано, что в течение апоптоза макрофагами наблюдается асимметрия в расположении мембранных фосфолипидов, что особенно выражено тогда, когда макрофаги экспрессируют фосфатидилсерин.
При изучении альвеолярных макрофагов было установлено, что экспрессия рецептора-скавенджера и CD14 регулируется IL-6 и IL-10. Однако при этом отмечается различный характер регуляторных влияний этих цитокинов на указанные рецепторы: IL-6 усиливает экспрессию CD14 и подавляет экспрессию мРНК рецептора-скавенджера; в отличие от этого IL-10 снижает экспрессию CD14 и увеличивает экспрессию рецептора-скавенджера (все эффекты дозозависимы и определяются временем культивирования).
Моноцитозависимые макрофаги человека при фагоцитировании апоптотических телец используют CD14 - рецептор липополисахарида, функция которого в полной мере не выяснена.
Процесс связывания и фагоцитирования апоптотических телец сопровождается противовоспалительным действием, что происходит с участием аутокринных и/или паракринных механизмов, которые включают TGF|3, ПГЕ-2 и фактор активации тромбоцитов (PAF). При фагоцитозе апоптотических телец макрофагами человека ингибируется продукция IL-4, IL-8, IL-10, GM-CSF, TNFa, лейкотриена С-4, тромбоксана В-2; параллельно с этим увеличивается продукция TGFpi, ПГЕ-2 и PAF.
Следует подчеркнуть, что многие рецепторы, необходимые для распознавания апоптотических телец, имеют очень важное значение и для врожденного иммунитета. Эти рецепторы включают интегрины, рецепторы-скавенджеры классов А и В, лектиноподобный рецептор LOX1 (lectinlike oxidized), некоторые рецепторы для комплемента и CD14.
Несколько неожиданно, а возможно, даже парадоксально, что когда эти рецепторы связываются с микроорганизмами или их продуктами, то во многих случаях развивается провоспалительная реакция и наблюдается стимуляция приобретенного иммунитета. В отличие от этого поглощение апоптотических телец не связано с воспалением, при этом приобретенный иммунитет не активируется. В связи с этим следует объяснить такую диаметральную противоположность процессов, которые происходят при активации одних и тех же рецепторов.
Эти данные независимо от того, какая интерпретация будет дана им в будущем, являются в высшей степени важными и интересными, так как раскрывают неизвестные ранее формы участия макрофагов в воспалении и приобретенном иммунитете.
Далее, в опытах, проведенных на костномозговых макрофагах, было показано, что после поглощения некротических нейтрофилов они стимулировали пролиферацию Т-лимфоцитов in vitro, увеличивали экспрессию CD40 и такие макрофаги содержали высокий уровень TGFP, но низкий TNFa; аналогичных эффектов при фагоцитировании апоптотических нейтрофилов не наблюдали.
Высокий уровень содержания TGFP в макрофагах при фагоцитировании апоптотических телец рассматривается как защита от провоспалительных цитокинов, этот процесс происходит при участии р38, митогенактивирующей киназы (МАРС) и NF-kappaB.
Накопленные данные свидетельствуют о том, что поглощение и переваривание некротических или лизированных клеток индуцируют иммунологический ответ и воспаление, чего не происходит при фагоцитировании апоптотических телец.
В связи с этим очень правомочен вопрос, который ставят V. Fadok и соавторы в названии одной из своих статей: "Может ли фосфатидилсериновый рецептор быть молекулярным переключателем, который устанавливает, кто должен уйти?". Поставленный вопрос не лишен дискуссионной направленности и предполагает не только сложность ответа, но и тот трудный путь, который нужно пройти для его получения.
Глубокий биологический смысл феномена, который заключается в особенностях фагоцитирования некротических и апоптотических клеток, очевиден. Нарушение механизмов очищения организма путем апоптоза может быть причиной перехода острого воспаления в хронические воспалительные заболевания, включая и аутоиммунную патологию.
К сожалению, этот в высшей степени интересный вопрос еще очень мало изучен при опухолевом процессе. Имеющиеся работы единичны. В качестве примера можно привести данные о фагоцитозе апоптотических клеток линии НТ-29 карциномы толстой кишки человека.
Эти исследования показывают, что экспрессия молекул фосфатидилсерина и углеводных цепей изменяется в зависимости от стадии фагоцитоза: экспрессия галактозы была в равной степени важна для всех стадий апоптоза, экспрессия фосфатидилсерина - на последующих и поздних стадиях.
Изучение этого вопроса при опухолевом процессе может представить интерес по различным соображениям. Вполне реально предположить, что, с одной стороны, поглощение апоптотических телец при определенных условиях может создать резервуар опухолевых антигенов в макрофагах с последующей их презентацией, с другой - фагоцитирование некротизированных опухолевых клеток может быть одной из причин супрессирующих влияний макрофагов на клетки системы иммунитета.
Наконец, нельзя не согласиться с предположением, что выделение макрофагами супрессирующих цитокинов при фагоцитировании лизированных опухолевых клеток может быть одной из причин ухода опухоли из-под иммунологического контроля.
Обсуждая вопрос о фагоцитировании макрофагами апоптотических и некротических телец, следует также отметить, что макрофаги , экспрессирующие FasL, способны фагоцитировать апоптотические опухолевые клетки, не экспрессирующие указанный антиген.
Бережная Н.М., Чехун В.Ф.
Министерство
здравоохранения социального
развития РФ
Волгоградский
государственный медицинский
университет
Кафедра
гистологии, эмбриологии,
цитологии
Зав. каф.
д.м.н. профессор М.Ю.
Капитонова
Самостоятельная
работа студента.
«Система
мононуклеарных фагоцитов
в организме человека»
- Выполнил:
- Студент
I курса 4 группы
- Медико-биологического
факультета
- Никулин
Д.А.
- Проверил:
Загребин В. Л.
Содержание
Введение………………………………………………………… ……..…2
1.
Фагоциты………………………………………………………… …….3
2.
Моноциты………………………………………………………… ……5
3.
Макрофаги……………………………………………………… ……...6
3.1
Макрофаги: общие сведения
……………………………………7
3.2
Макрофаги: роль в инициации
клеточного иммунитета..11
3.3
Макрофаги: роль в иммунологическом
процессе ……….13
4.
Моноциты и фагоциты:
патология……………………………..14
5.Клетки
Купфера в печени………………………………………….16
6.Макрофаги
селезёнки…………………………………………….... 18
7.
Система мононуклеарных
фагоцитов ……………................19
7.1
Распознавание и представление
антигенов макрофагами………………………………………………… …………21
7.1.1
Нейтрофилы…………………………………………………… ..23
7.1.2
Базофилы………………………………………………………… 25
7.1.3
Эозинофилы…………………………………………………… ..27
Заключение…………………………………………………… ………..29
Литература…………………………………………………… …………31
Введение
Ретикулоэндотелиальная
система, макрофагическая система, совокупность
клеток мезенхимного происхождения, объединяемых
на основе способности к фагоцитозу; свойственна
позвоночным животным и человеку. К РЭС
относят клетки ретикулярной ткани, эндотелия
синусоидов (расширенных капилляров) кроветворных
и др. органов, а также все виды макрофагов,
объединяемых на основании общего происхождения
из стволовой кроветворной клетки в систему
мононуклеарных (одноядерных) фагоцитов.
Выполняет защитную функцию, играет существ,
роль во внутр. обмене веществ организма.
Система мононуклеарных
фагоцитов (греч. monox один + лат. nucleos ядро:
греч. рhagos пожирающий, поглощающий + гистол.
суtus клетка; синоним: макрофагальная система,
моноцитарно-макрофагальная система)
- физиологическая защитная система клеток,
обладающих способностью поглощать и
переваривать чужеродный материал. Клетки,
входящие в состав этой системы, имеют
общее происхождение, характеризуются
морфологическим и функциональным сходством
и присутствуют во всех тканях организма.
- 1.
Фагоциты
Фагоциты человека и других животных называют «профессиональными» или «непрофессиональными» в зависимости от того, насколько эффективно они фагоцитируют. К профессиональным фагоцитам относятся нейтрофилы, моноциты, макрофаги, дендритные клетки и тучные клетки. Основное отличие профессиональных фагоцитов от непрофессиональных в том, что профессиональные имеют молекулы, называемые рецепторы, на своей поверхности, которые обнаруживают чужеродные объекты, например бактерии. Один литр крови взрослого человека в норме содержит около 2,5-7,5 млрд нейтрофилов, 200-900 млн моноцитов.
При инфекции химические сигналы привлекают фагоциты к месту, где патоген проник в организм. Эти сигналы могут исходить от бактерий или от других фагоцитов, уже присутствующих там. Фагоциты перемещаются путём хемотаксиса. Когда фагоциты контактируют с бактериями, рецепторы на их поверхности связываются с ними. Эта связь приводит к поглощению бактерий фагоцитами. Некоторые фагоциты убивают проникших патогенов с помощью оксидантов и оксида азота. После фагоцитоза, макрофаги и дендритные клетки могут также участвовать в презентации антигена - процессе, при котором фагоциты перемещают патогенный материал обратно на свою поверхность. Этот материал затем отображается (презентируется) для других клеток иммунной системы. Некоторые фагоциты поступают в лимфатические узлы и презентируют материал лимфоцитам. Этот процесс важен в формировании иммунитета. Тем не менее, многие болезнетворные микроорганизмы устойчивы к атакам фагоцитов.
2.
Моноциты
Моноциты
- это
лейкоциты
, не содержащие
гранул. Их диаметр в
сухом
мазке
составляет
12 - 20 мкм. На долю моноцитов приходится
4 - 8% всех лейкоцитов крови (примерно 450
клеток в 1 мкл). Моноциты образуются в
костном мозге
,
а не в
ретикулоэндотелиальной
системе
,
как считалось ранее. В кровь выходят не
окончательно созревшие клетки, которые
обладают самой высокой способностью
к
фагоцитозу
. Моноциты, выходя
из кровяного русла, становятся
макрофагами
,
которые наряду с
нейтрофилами
являются главными
"профессиональными фагоцитами".
Макрофаги, однако, значительно больше
по размерам и дольше живут, чем нейтрофилы.
Клетки-предшественицы макрофагов - моноциты,
выйдя из
костного
мозга
, в
течение нескольких суток циркулируют
в крови, а затем мигрируют в ткани и растут
там. В это время в них увеличивается содержание
лизосом
и
митохондрий
. Достигнув зрелости,
моноциты превращаются в неподвижные
клетки -
гистоциты
, или тканевые макрофаги.
Вблизи
воспалительного
очага
они
могут размножаться делением. Они образуют
отграничивающий вал вокруг инородных
тел, которые не могут быть разрушены.
Эти клетки всегда присутствуют в больших
количествах в
лимфатических
узлах
, стенках
альвеол
и синусах
печени
,
селезенки
и
костного
мозга
. Моноциты
также являются предшественниками
клеток Лангерганса
,
клеток микроглии
и других
клеток, способных к переработке
и представлению антигена
.
В отличие от В - и Т-лимфоцитов, макрофаги
и моноциты не способны к специфическому
распознаванию антигена.
3.
Макрофаги
Макрофаги
- клетки системы мононуклеарных фагоцитов
(до 15-80 мкм). Образуются из моноцитов крови.
Обладают фагоцитарной, секреторной и
регуляторной активностью. Способны перерабатывать
и презентировать чужеродный антиген.
Мигрируют
в различные ткани. Локальные факторы
существенно влияют на их морфологию и
функциональную специализацию. Различают
альвеолярные, перитонеальные, соединительнотканные,
Купферовские клетки печени, остеокласты
костной ткани, микроглиальные клетки
ЦНС, многоядерные гигантские клетки гранулемы
(клетки Микулича).
Макрофаги
- долгоживущие клетки, играющие важную
роль в формировании естественного и приобретенного
иммунитета. Они синтезируют цитокины
(ИЛ-1, ФИО, ИЛ-12) и белки комплемента. На
их мембране локализуются диференцировочные
поверхностные маркеры: молекула CD 14 -
рецептор для ЛПС; молекула CD35 - рецептор
для C3b фрагмента комплемента; CD11b/CD18 (LFA-1)
- адгезивные молекулы; CD64 (FcR1) - рецептор
Fc-фрагмента иммуноглобулинов; CD4 антиген
- корецептор; HLA-DR молекулы распознавания
II класса.
Табл.
Основные функции макрофагов
T-лимфоциты
распознают инфицированный макрофаг по
экспонированию на его поверхности микробного
антигена, находящегося в комплексе с
гликопротеином MHC класса II, который
в данном случае служит сигналом макрофага.
В результате распознавания T-клетки выделяютлимфокины,
стимулирующие внутриклеточное уничтожение
возбудителя макрофагом.
В
отличие от лимфоцитов, макрофаги не обладают
способностью специфичного узнавания.
Кроме того, макрофаги, по-видимому, отвечают
за индукцию толерантности.
При
аутоиммунных заболеваниях макрофаги
удаляют из крови иммунные комплексы
и другие иммунологически активные вещества.
Макрофаги
участвуют в заживлении ран, удалении
отживших клеток и образовании
атеросклеротических бляшек.
3.2
Макрофаги: роль в инициации
клеточного иммунитета
Макрофаги
помимо участия в реакциях неспецифического
иммунитета проявляют себя и в реакциях
специфической иммунной защиты от инфекции
в качестве антигенпрезентирующих клеток.
В
процессе активации T-лимфоцитов, клетки,
представляющие антиген в иммуногенной
форме на своей поверхности (антигенпрезентирующие
клетки), должны обладать, по крайней мере,
двумя основными свойствами:
-
способностью образовывать комплекс антигенного
пептида с молекулами I или II классов
МНС, что является первым сигналом к пролиферации
и дифференцировке наивных T-клеток, и
-
экспрессировать костимуляторы, обеспечивающие
прохождение второго сигнала
активации Т-клеток.
Макрофаги
в состоянии покоя обладают очень незначительным
количеством молекул MHC II класса и полностью
лишены костимулятора В7 на своей поверхности.
Выраженное представительство этих молекул
на мембране макрофага начинается после
захвата и внутриклеточного переваривания
микроорганизмов.
Один
из способов поглощения бактерий связан
с рецепторами к маннозе, которые
способны взаимодействовать с углеводами
бактериальной стенки. Захваченные микроорганизмы
деградируют в фаголизосомах,
образуя отдельные пептиды, которые выносятся
на клеточную поверхность в комплексе
с молекулами MHC.
Именно
в процессе внутриклеточного переваривания
корпускулярого антигена происходит
индукция синтеза и экспрессии на клеточной
поверхности молекул MHC класса II и костимулятора
В7. Факторами индукции, возможно, являются
рецепторы клеточной поверхности, взаимодействующие
с микроорганизмами, поскольку синтез
В7 можно индуцировать простой инкубацией
макрофагов с отдельными компонентами
(углеводами, липополисахаридами) бактериальной
стенки.
Индукция
костимулирующей активности к общим микробным
компонентам позволяет иммунной системе
отличать бактериальные антигены от собственных
антигенов организма или безвредных, хотя
и чужеродных белков. Из практической
работы известно, что получение иммунного
ответа к некоторым белкам возможно только
с использованием адъювантов,
включающих убитые микроорганизмы или
продукты их бактериальной стенки. Схема
возможных отношений в данном случае выглядит
следующим образом.
Если
белковые антигены захватываются и презентируются
макрофагами в отсутствие бактериальных
компонентов, которые инициируют синтез
В7, то Т-клетка специфически распознает
антиген, однако остается рефрактерной,
так как отсутствует действие второго
сигнала для запуска пролиферации и дифференцировки.
Внесение в систему бактериальных компонентов
- индукторов костимулятора В7 - обеспечивает
полноценное включение в иммунный ответ
Т-клеток. В условиях эксперимента аутоиммунное
заболевание легко индуцируется смесью
собственных тканевых антигенов с компонентами
бактериальной стенки, иллюстрируя тем
самым значение костимуляции в процессе
разграничения "своего" от "чужого".
Понимание
того факта, что запуск Т-клеточного ответа
связан с двухсигнальной системой активации,
внесло ясность в работу макрофагов в
качестве "мусорщиков". Купферовские
клетки печени и макрофаги селезенки постоянно
захватывают и разрушают отжившие клетки
этих органов. При этом в отсутствие бактериальных
стимуляторов экспрессируемые на поверхности
фагоцитирующих клеток собственные антигены
как результат деградации захваченных
отживших клеток не в состоянии развить
аутоиммунный ответ.
В
представленных примерах иммуногенность
связана не со структурными особенностями
антигена, а с реактивностью организма,
с потенциальными возможностями его иммунокомпетентных
клеток.
3.3
Макрофаги: роль в иммунологическом
надзоре
В
опытах in vitro установлено, что макрофаги,
активированные цитокинами
Т-клеток, оказывают
определенное противоопухолевое действие.
Оно может быть связано как с явлением
прямого фагоцитоза опухолевых клеток,
так и с процессом, опосредованным ФНО-альфа,
секретируемым фагоцитирующими мононуклеарами.
Какого-либо
бесспорного доказательства противоопухолевой
активности макрофагов in vivo пока не получено.
5.
Клетки Купфера в печени
Наибольшее
количество тканевых макрофагов находится
в печени. Купферовские клетки печени
являются типичными фагоцитами и имеют
решающее значение для реализации фагоцитарной
функции организма в целом. По литературным
данным, от 85 до 95% внутрисосудистого фагоцитарного
клиренса является функцией макрофагов
печени (Зубовский Г.А. 1978; Маянский Д.Н.
1992). Фагоцитарная функция Купферовских
клеток печени в значительной степени
зависит от параметров печеночного кровотока.
Развитие портокавальных анастомозов
приводит к транзиту крови из воротной
вены в нижнюю полую вену, минуя печень
и снижая, таким образом, количество фагоцитированных
частиц. Без учета изменений параметром
печеночного кровотока невозможно достоверно
оценить функцию печеночных макрофагов.
Известные
методики определения печеночного кровотока
с помощью меченых соединений основаны
на принципах разведения недиффундирующего
индикатора, проходящего через печень
(Джилмукашев У.К. 1983, 2000; Георгиеску Б.
и Брасле Б. 1967). Недостатком этих методик
является, во-первых: неполная оценка величины
портокавальных анастомозов, т.к. авторами
не разделяются селезеночная и кишечная
составляющие портального кровотока,
во-вторых, невозможность оценить нарушения
функции ретикулоэндотелиальной системы
печени.
Методики
определения функции ретикулоэндотелиальных
клеток печени основаны на способностикупферовских
клеток фагоцитировать коллоидные частицы,
приходящие через орган. Получаемые при
этом результаты отмечают не истинное
поражения ретикулоэндотелия, а некий
усредненный параметр, состоящий, как
минимум, из трех составляющих: нарушения
портального кровотока и развитие портокавальныханастомозов;
нарушение структуры печеночного ацинуса
и, как следствие, снижение кровотока в
синусах; и собственно поражение или уменьшение
количества купферовских клеток. Причем
доля первой из вышеперечисленных составляющих
значительно превышает остальные. Решающее
значение при этом имеет не истинное поражение
печеночного ретикулоэндотелия, а изменение
печеночного и портальногокровотоков.
При
исследовании макрофагальной активности
органов и тканей необходимо учитывать
влияние изменениягемодинамики и функции
ретикулоэндотелиальной системы печени,
что обусловлено тесной взаимосвязью
процессов нарушения кровотока, изменения
архитектоники и поражения печеночных
клеток.
Радионуклидная
диагностика гемодинамики печени и активности
системы мононуклеарных фагоцитов позволяет
определить наличие и величину портокавальных
анастомозов и исключить влияние изменения
печеночного и портального кровотоков
при проведении исследования функции
СМФ.
6.
Макрофаги селезёнки
Селезенка
- вторичный паренхиматозный орган иммунной
системы, локализующийся в левой верхней
области брюшной полости. Является главным
местом развития адаптивного иммунитета
на действие экзогенных антигенов, поступающих
в организм через кровь. Поддерживает
процесс репродуцирования иммунокомпетентных
клеток (Т- и В-лимфоцитов) в строго определенных
участках, так называемых Т- и В-зависимых
зонах.
Т-лимфоциты
в виде скоплений располагаются вокруг
артериол и образуют периваскулярные
муфты. Последние на 75 % состоят из CD4+ Т-лимфоцитов
и на 25% - из CD8+ Т-лимфоцитов. В-лимфоциты
формируют фолликулы с зародышевыми центрами
- В-зависимую зону. Этот слой селезенки
получил название белой пульпы. Артериолы
заканчиваются сосудистыми синусами,
содержащими большое количество макрофагов
и ДК (красная пульпа).
Местом развития
специфического ГИО на действие чужеродных
антигенов, поступающих с кровью, является
белая пульпа. Красная пульпа выполняет
функцию фильтра крови, улавливающего
чужеродные организму частицы и молекулы,
эритроциты, иммунные комплексы. Многие
микроорганизмы распознаются непосредственно
фагоцитами в красной пульпе. Некоторые
транспортируются в белую пульпу, где
в результате стимуляции В-лимфоцитов
образуются зародышевые центры (ЗЦ). Последние
являются местом накопления плазматических
клеток и синтеза антител. Строма красной
и белой пульпы состоит из фагоцитирующих
и перерабатывающих антиген клеток.
Ежедневно
примерно половина общего объема крови
проходит через селезенку. Макрофаги селезенки
выполняют важную функцию по распознаванию
и элиминации поврежденных и неполноценных
клеток крови.
7.
Система
мононуклеарных фагоцитов
В
систему мононуклеарных фагоцитов входят
моноциты крови и различные макрофаги
(купферовские клетки печени, альвеолярные
макрофаги, макрофаги соединительной
ткани, клетки Лангерганса, астроциты
глии, остеокласты). Все они возникают
из гемопоэтической стволовой клетки
и проходят ряд стадий: монобласт-промоноцит-моноцит- макрофаг.
Созревают
под влиянием четырех гранулоцитарно-макрофагальных
колониестимулирующих факторов (ГМ-КСФ),
выделяемых Т-лимфоцитами, фибробластами
и макрофагами. В зависимости от последующей
локализации макрофаги приобретают специфические
структурные и морфологические черты.
Они несут на поверхности маркеры: CD14,
Fc-рецепторы для иммуноглобулинов, рецепторы
для СЗ-компонента комплемента и HLA-DR антигены.
CD14 молекулы связывают липополисахариды
бактерий вместе с белком сыворотки крови,
при активации макрофагов они сбрасываются
с клетки.
Фагоциты
обладают развитым лизосомальным аппаратом,
где содержится большое количество ферментов.
Функции
макрофагов:
фагоцитоз,
распознавание и представление (презентация)
антигенов,
секреция медиаторов системы иммунитета
(монокинов).
и т.д.................