98367

Реакция фагоцитоза

Реферат

Медицина и ветеринария

Под фагоцитозом понимают поглощение клеткой частиц размером более 0,5 мкм. Как уже отмечалось, явление фагоцитоза было открыто И.И. Мечниковым. Он показал фундаментальную роль фагоцитоза как способа питания одноклеточных организмов, эволюционировавшую у многоклеточных в механизм защиты от чужеродных агентов.

Русский

2015-11-02

113.38 KB

2 чел.

2

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

Международный государственный экологический университет

имени А. Д. Сахарова

Факультет экологической медицины

Реферат по молекулярной цитологии

Реакция фагоцитоза

  Подготовила:

студентка 4курса, группы 92061/1

Кравченя Евгения

  Преподаватель:

кандидат б.н., доцент Морозик М. С.

Минск, 2012

Содержание

Этапы фагоцитоза 3

Эмиграция и хемотаксис лейкоцитов 4

Адгезия фагоцитов к объектам фагоцитоза. Феномен опсонизации 6

Рецепторы для распознавания опсонинов 7

(Fc- и СЗ-рецепторы) 7

Fc-рецепторы 7

СЗ-рецепторы 8

Активация, обусловленная связыванием рецепторов фагоцитов. Формирование фагоцитарной чаши 9

Формирование и созревание фагосомы 10

Выброс фагоцитами продуктов деградации (дегрануляция) 11

Список литературы 13


Этапы фагоцитоза

Под фагоцитозом понимают поглощение клеткой частиц размером более 0,5 мкм. Как уже отмечалось, явление фагоцитоза было открыто И.И. Мечниковым (1882).[3] Он показал фундаментальную роль фагоцитоза как способа питания одноклеточных организмов, эволюционировавшую у многоклеточных в механизм защиты от чужеродных агентов. [3] В настоящее время роль фагоцитоза в организме многоклеточных рассматривают еще шире: показано его участие в морфогенезе, элиминации клеток, погибающих по механизму апоптоза и т.д. [1]

Традиционно выделяют 8 стадий фагоцитоза (табл. 1, рис. 1):

  1.  приближение к объекту фагоцитоза в результате хемотаксиса;
  2.  адгезия;
  3.  активация мембраны;
  4.  погружение;
  5.  образование фагосомы;
  6.  слияние фагосомы и лизосомы;
  7.  киллинг и расщепление объектов фагоцитоза;
  8.  выброс продуктов деградации.

Таблица 1. Стадии фагоцитоза

|Стадия

Событие

Факторы клетки-мишени

Факторы фагоцита

Хемотаксис

Направленное движение фагоцита к объекту

Хемотаксины: бактериальные, С5а, СЗа, хемокины, лейкотриены и др.

Рецепторы хемотак- сических факторов, цитоскелет

Адгезия

Установление контакта (прилипание фагоцита к объекту)

Опсонины (антитела, СЗЬ, фибронектин), молекулы адгезии

Молекулы адгезии (интегрины и др.), рецепторы (FcyR, C3R и др.)

Активация мембраны

Подготовка к поглощению

Интегрины, опсонины, защитные факторы микроорганизмов

Белки G, Са2+, сигнальные факторы, киназы, цитоскелет

Погружение

Обволакивание объекта

Защитные факторы, препятствующие фагоцитозу

Цитоскелет (микро- филаменты)

Образование фагосомы

Замыкание мембраны и погружение

Не установлены

Цитоскелет (микротрубочки, микрофи- ламенты), мембрана

Образование фаголизосо- мы

Слияние фагосомы и лизосомы

Блокирующие агенты (подавляют слияние)

Тоже

Киллинг и переваривание

Гибель объекта и его переваривание

Факторы устойчивости

02- и NO-зависимые факторы, катионные белки, пептиды, ферменты, закисление

Выброс

продуктов

деградации

Выброс содержимого фаголизосо- мы из клетки

Не установлены

Цитоскелет, мембрана

Рисунок 1. Стадии фагоцитоза: 1  хемотаксис; 2  адгезия; 3 активация мембраны; 4  погружение; 5  образование фагосомы; 6   слияние фагосомы и лозосомы; 7  киллинг и расщепление; 8  выброс продуктов деградации.

Эмиграция и хемотаксис лейкоцитов

При развитии воспаления под влиянием провоспалительных факторов быстро попадают клетки эндотелия мелких сосудов – капилляров и посткапиллярных венул. [1] В качестве факторов при этом выступают прежде всего цитокины, секрктируемые макрофагами и другими вовлекаемыми в воспаление клетками,  − IL-1β и TNFα. Эндотелиальные клетки конститутивно экспрессируют  рецепторы  для этих цитокинов. Под влиянием цитокинов происходит активация эндотелиальных клеток с трансформацией из плоских в высокие клетки и экспрессией ряда мембранных молекул,  включая Р- и Е-селектины, рецепторы L-селектинов и интегринов, а также секрецией провоспалителных цитокинов и хемокинов.[3]

Процесс осуществляется в 4 стадии: [1]

  1.  Стадия 1 (стадия качения). В описанной выше ситуации имеются условия для взаимодействия L-селектинов лейкоцитов пристеночного слоя с адрессинами на эндотелиальных клетках, а также Е- и Р-селектинов эндотелиальных клеток с адрессинами лейкоцитов. Поскольку это взаимодейсвие слабое, лейкоциты взаимодействуют с клетками сосудистой стенки непрочно и клетки перекатываются вдоль стенки капилляра или венулы по направлению тока крови. Эта фаза занимает 1—5 с.[1]
  2.   Стадия 2 (стадия активации). Хемокины, продуцируемые эндотелиальными клетками (IL-8 и др.), воздействуют на рецепторы лейкоцитов и вызывают их активацию с участием ГТФ-связывающих белков семейства Rho.[3] Одновременно с этим происходит слабое взаимодействие неактивных молекул LFA-1 и других лейкоцитарных интегринов с их рецепторами, экспрессированными под влиянием цитокинов на поверхности эндоте- лиальных клеток. При этом генерируется сигнал типа «снаружи внутрь» и происходит «активация интегринов» — развертывание молекулы и «открытие» ее головной части, что многократно повышает сродство интегринов к их рецепторам. Эта стадия занимает до 20 с.[1]
  3.   Стадия 3 (стадия прочной адгезии). В результате описанных выше изменений взаимодействие лейкоцитарных интегринов с рецепторами эндо- телиальных клеток становится прочным, и клетки останавливаются.[3] Во взаимодействии со стороны лейкоцитов участвуют преимущественно молекулы LFA-1, а со стороны эндотелия — ICAM-1. Эта стадия длится несколько минут.[1]
  4.  Стадия 4 (стадия экстравазации). После остановки лейкоцит становится доступным для хемотаксических сигналов, поставляемых хемокинами и другими хемотаксическими факторами (пептиды fMLP, СЗа, С5а, лейкотри- ен D4 и др.). В продвижении между эндотелиальными клетками решающая роль принадлежит гомотипическим (подобное с подобным) взаимодействиям 2 типов, осуществляемых молекулами РеСАМ (CD31) и CD99. РеСАМ участвует в проникновении лимфоцита в межэндотелиальное пространство и выходе из него, a CD99 — в преодолении зоны контакта между эндотели- альными клетками.[1]  Экстравазация лейкоцита занимает до 10 мин.

Дальнейшее продвижение лейкоцитов осуществляется за счет адгезивных взаимодействий с межклеточным матриксом и хемотаксического вектора, задаваемого гуморальными факторами, исходящими из очага воспаления. В адгезивных взаимодействиях участвуют β,-интегрины лейкоцита (молекулы серии VLA) и белки матрикса — фибронектин, ламинин, коллаген. Наиболее важные хемотаксические агенты — факторы, вызывающие экстравазацию: бактериальные пептиды fMLP, а также группа эндогенных хемотаксических факторов, синтезируемых de novo в очаге воспаления (преимущественно макрофагами) или образующихся при расщеплении других факторов (компонентов комплемента). К эндогенным хемотаксическим факторам относят фрагменты компонентов комплемента СЗа, С5а, липидные метаболиты (лейкоториен D4 и фактор агрегации тромбоцитов), а также хемокины. [2] Как уже отмечалось, хемокины различаются по способности привлекать разные типы лейкоцитов. Особенно четко такие различия проявляются в отношении нейтрофилов и моноцитов. [1] Хемотаксической активностью в отношении нейтрофилов обладают а-хемокины (IL-8, факторы группы GRO и т.д.), а в отношении моноцитов — β-хемокины (факторы групп МСР и MIP).[1]

Обязательное условие направленного движения клеток — градиент хемо-таксических факторов. Показано, что перепад концентрации фактора должен составлять не менее 1% на дистанцию, равную диаметру клетки.[3]

Однако наиболее важна для осуществления хемотаксиса активная направленная подвижность клеток. В основе движения лейкоцитов лежит реакция контрактильных белков цитоскелета, прежде всего актина. Мобилизация компонентов цитоскелета происходит при активации через родопсиноподобные рецепторы хемотаксических факторов (см. выше). Вследствие поляризации и происходящей при этом реорганизации цитоскелета клетка из округлой становится треугольной.[1]  В сторону объекта хемотаксиса выдвигается ламеллоподий — участок цитоплазмы, бедный органеллами, но содержащий сеть микрофиламентов, в частности нитчатый (filamentous) F-актин. Ориентацию клетки в процессе хемотаксиса определяет полимеризация микротрубочек, а процесс движения — сокращение микрофиламентов.

Некоторая часть мембранных гликопротеинов перемещается в сторону полюса поляризации, на котором значительно усиливается экспрессия Р2-интегринов. Аппарат Гольджи переориентируется в направлении движения клетки. Происходит конформационная перестройка (ремоделирование) фосфолипидов мембраны. [4] При этом клетка секретирует эластазу, коллаге- назу и катепсины, что способствует преодолению базальных мембран вокруг сосудов и под эпителиальными пластами, а также других «преград».[1]

Как известно, раньше других клеток в очаг воспаления мигрируют нейтрофилы, существенно позже туда попадают моноциты. Однако скорость хемотаксического перемещения нейтрофилов и моноцитов сопоставима (около 15 мкм/мин, т.е. почти 1 мм/ч). Различия во времени их проникновения в очаг воспаления связаны в значительной степени с разной исходной локализацией: нейтрофилы преобладают в пристеночном слое сосудистого русла и быстрее начинают движение к очагу воспаления.

Хемотаксис служит обязательной предпосылкой миграции, независимо от исходного положения фагоцита (в кровотоке, в очаге воспаления и т.д.).[3] Хемотаксис можно рассматривать как дистантное взаимодействие фагоцита и его объекта. Благодаря предшествовавшему хемотаксису к началу фагоцитоза клетка оказывается поляризованной: нити цитоскелета и органеллы ориентированы в направлении источника хемотаксических сигналов (обычно — объекта фагоцитоза), а мембранные молекулы, необходимые для осуществления фагоцитоза, локализованы на полюсе клетки, обращенном к мишени.[3]


Адгезия фагоцитов к объектам фагоцитоза. Феномен опсонизации

Обязательным условием адгезии фагоцита служит распознавание объекта фагоцитоза. Механизмы распознавания разнообразны и принципиально различаются в случаях фагоцитоза опсонизированного и неопсонизированного объектов.[3] Основные разновидности рецепторов, вовлекаемых в процесс фагоцитоза, представлены в табл. 2.

Таблица 2. Рецепторы фагоцитов, участвующие в распознавании объекта фагоцитоза

Группа рецепторов

Разновидности

Клеточная локализация

Лиганд

Участие в фагоцитозе

Без опсонизации

Рецепторы для интерна- лизации

Маннозный рецептор (MR —CD206)

Незрелые миело- идные дендритные клетки, моноциты, макрофаги

Манноза, фукоза, глюкоза, N-ацетил глюкоза- мин

Фагоцитоз различных групп микроорг.

Группа рецепторов

Разновидности

Клеточная локализация

Лиганд

Участие в фагоцитозе

DEC-205

Незрелые миело- идные дендритные клетки, плазмоци-тоидные дендрит-ные клетки

Мананны

Dectin-1

Незрелые миело- илные дендрит-ные клетки, плазмоци- тоидные дендритные клетки, моноцитымакрофаги, нейтрофи-лы. Т-клетки

β-Глюканы

Рецепторы для апоп- тотических клеток

PSR (рецептор

фосфатидилсе-

рина)

Макрофаги и другие клетки

Фосфатидил- L-серии

Фагоцитоз апоптоти-ческих клеток

Интегрин αβ

Эндотели-альные клетки, макрофаги

Витронектин

Взаимодей-ствуют друг с другом и раствори-мым тром- боспондином

Scavenger-  рецепторы («мусорщи-ки»)

SR-AI/II

Макрофагидендритные клетки

Липиды, полианионы

Фагоцитоз апоптотичес-ких клеток,для SR-A — также некоторых бактерий (кокки)

CD36

Макрофаги,

моноциты

Фосфатил- дил-L-серин

В отсутствие опсонизации молекулярное распознавание, необходимое для прилипания фагоцитов к клеткам-мишеням, осуществляется в основном двумя группами рецепторов.[5] Одна из этих групп — scavenger-рецепторы («мусорщики»), физиологически предназначенные для элиминации липо- протеинов низкой плотности и способные распознавать липидные компоненты бактерий. Вторая группа участвует в элиминации апоптотических клеток: αβ-интегрин, распознающий витронектин, и рецептор фосфати- дилсерина (оба лиганда появляются на поверхности клеток при нарушении асимметрии клеточной мембраны в процессе апоптоза).[8] В качестве рецептора еще одной молекулы, экспрессируемой апоптотическими клетками, выступает тромбоспондин.[6] Эта растворимая молекула кооперируется с двумя упомянутыми мембранными рецепторами: она первой связывается со своим лигандом и облегчает распознавание других маркеров апоптоза мембранными рецепторами профессиональных (макрофаги) и факультативных (эндотелиальные клетки) фагоцитов.[3]

Распознавание фагоцитом предварительно опсонизированных клеток более типично для инфекционных процессов. Под опсонизацией понимают обволакивание частицы молекулами, облегчающими ее распознавание и поглощение фагоцитом. Существует два основных варианта опсонизации: в одном случае опсонизиру- ющие агенты — антитела класса IgG, а в другом — фрагмент СЗ-компонента комплемента iC3b. Часто оба фактора опсонизируют клетку совместно. Это неудивительно, поскольку антитела в составе иммунных комплексов активируют комплемент, что приводит к отложению на клетке-мишени СЗЬ, расщепляющегося до iC3b.[3] Однако опсонизация компонентами комплемента более распространена, поскольку активация комплемента возможна без участия антител (альтернативный и лектиновый пути) или с участием антител, для которых на фагоцитах нет рецепторов (например, IgM-антител).[3] Своеобразный вариант опсонизации инертных частиц (частиц металла, пластика и т.д.) — обволакивание их белками межклеточного матрикса, в результате чего они становятся доступными для распознавания мембранными β,-интегринами фагоцитов. [6]

Лейкоциты, обладающие фагоцитарной активностью, несут на своей поверхности рецепторы для опсонинов, а также рецепторы-мусорщики и рецепторы, распознающие апоптотические клетки.[7] Последний тип рецепторов широко распространен и свойственен не только «профессиональным» фагоцитам, но и ряду других клеток (эндотелиальные, эпителиальные и т.д.). Благодаря способности многих типов клеток элиминировать апоптотические клетки, не происходит «загрязнения» продуктами распада тканей, в которых в физиологических условиях происходит массовая гибель клеток путем апоптоза (например, при эмбриогенезе).

При распознавании рассмотренными рецепторами своих лигандов происходит сближение фагоцитов с их мишенями, обычно закрепляемое молекулами адгезии, в частности р,-интегрином VLA-4 и β2-интегрином LFA-1. На поверхности бактериальных клеток отсутствуют рецепторы интегринов (ICAM, VCAM, белки межклеточного матрикса), однако обычно присутствуют короткие аминокислотные последовательности, распознаваемые интег- ринами (например, последовательность RGD, распознаваемая некоторыми интегринами).[3] Распознавание неопсонизированных патогенов затруднено. Опсонизация облегчает этот процесс.

Рецепторы для распознавания опсонинов 

(Fc- и СЗ-рецепторы)

Рассмотрим ldf типа рецепторов, играющих основную роль в распознавании опсонинов, фиксированных на поверхности фагоцитируемых клеток: рецепторы для Fc-чаети иммуноглобулинов/антител (FcR) и рецепторы для комплемента (CR).[3]

Fc-рецепторы

Распознавание патогенов и других клеток, опсонизированных антителами класса IgG, осуществляется с помощью Fc-рецепторов (FcyR), экс- прессированных на поверхности фагоцитов. Эти рецепторы распознают участки хвостовой части (Fc, см. раздел 3.1.1.1) молекул иммуноглобулинов IgG-класса (в наибольшей степени субклассов IgGl и IgG3). [3]Эти участки расположены в Сн2- и СнЗ-доменах у-цепей иммуноглобулинов. В молекулах свободных антител они скрыты и открываются только при связывании с антигеном, сопровождающимся изменением конфигурации молекулы IgG. [8]Кроме Fcy-рецепторов, известны Fc-рецепторы, распознающие связанные антитела классов IgA и IgE. Функциональная роль Fc-рецепторов значительно шире их участия в распознавании объектов фагоцитоза, поэтому они будут многократно упоминаться в дальнейшем. Основные характеристики [7]

У человека выделяют Зтипа Fcy-рецепторов — FcyRI (CD64), FcyRII (CD32) и FcyRIII (CD16); 2 последних типа существуют в нескольких вариантах, различающихся устройством С-концевой части. Перечисленные рецепторы отличаются друг от друга сродством к Fc-чаети молекулы IgG.

Наиболее высокоаффинный рецептор FcγRI состоит из двух полипептидных цепей. Цепь, связывающаяся с Fc-участком γ-цепи IgG (α-цепь), имеет три внеклеточных домена, относящихся к суперсемейству иммуноглобулинов. Ее цитоплазматический участок лишен последовательностей, позволяющих передавать сигнал внутрь клетки.[3] Такая активаци- онная сигнальная последовательность есть в цитоплазматической части другой поли пептидной цепи -γ-цепи, осуществляющей в связи с этим сигнальную функцию рецептора. FcyRI экспрессирован на покоящихся клетках только одного типа — макрофагах; нейтрофилы и эозинофилы начинают экспрессировать его после активации. Это единственный тип Fcγ-рецепторов, связывающий свободные антитела. Фиксация антител на FcγRI обусловливает формирование «армированных» макрофагов, несущих на поверхности антитела с активными центрами, направленными наружу.[3]

Рецепторы FcyRII представлены более широко: они свойственны практически всем клеткам врожденного иммунитета, а также В-лимфоцитам. FcyRII тоже имеют одну а-цепь, содержащую 2 внеклеточных иммуноглобулин подобных домена. Внутриклеточный участок а-цепи FcyRII по протяженности превосходит аналогичные участки других Fc-рецепторов. Известно 2 варианта этих рецепторов — FcyRIIA и FcyRIIB, различающися особенностями строения их цитоплазматической части. FcyRIIA содержит в ней активационный мотив ITAM, a FcyRIIB — ингибирующий мотив ITIM (Immunoreceptor tyrosine-based inhibition motif). Фосфорилирование остатков тирозина в ITAM делает возможным взаимодействие его с тиро- зинкиназами семейства Syk, что служит основой для передачи акти- вационного сигнала. Фосфорилирование тирозина в ITIM обеспечивает его взаимодействие с фосфатазами SHP1, SHP2 и SHIP, ослабляющими активационный сигнал и оказывающими ингиби- рующее действие (см. раздел 3.6.6.3). Рецепторы FcyRIIA присутствуют на поверхности фагоцитов различной природы и играют важную роль в распознавании опсонизирующих антител. Рецепторы FcyRIIB экспресси- рованы преимущественно на В-лимфоцитах и участвуют в регуляции их активности.[3]

Низкоаффинные рецепторы FcγRIII имеют сложную структуру. Помимо основной а-цепи, имеющей 2 иммуноглобулинподобных внеклеточных домена, они содержат 2 дополнительные цепи, идентичные у-цепям рецепторов FcγRI или FceRI. Эти цепи несут участок ITAM. По особенностям структуры С-концевой части а-цепи эти рецепторы также неоднородны. Их основной вариант — FcγRIIIA — содержит α-цепь, имеющую полноценную трансмембранную и внутриклеточную части, причем последняя взаимодействует с γ-цепью, что позволяет рецептору передавать сигнал в клетку. Такой вариант рецептора характерен для естественных киллерных клеток, а также моноцитов, макрофагов и ряда других клеток. Альтернативный вариант — FcγRIII В, содержащий α-цепь, заякоренную в мембране через гликозилфосфатидилинозитол. Этот вариант рецептора экспрессируется на нейтрофилах.[1]

СЗ-рецепторы

СЗ-рецепторы по своей структуре более гетерогенны, чем Fc-рецепторы. Известно четыре разновидности СЗ-рецепторов. CR1 (CD35) экспрессирован не только на классических фагоцитах (нейтрофилах, моноцитах), но и на ряде других клеток: В-лимфоцитах, эритроцитах, фолликулярных дендритных клетках.[3] На последних CR1 участвует в связывании иммунных комплексов, т.е. выполняет важнейшую функцию, играющую ключевую роль в развитии гуморального иммунного ответ. Молекула CD35 связывает, помимо СЗЬ, фрагмент C3d. Рецептор CR2 (CD21) имеет наиболее широкий спектр лигандов. Он связывает фрагменты СЗ, находящиеся на разных стадиях деградации — СЗЬ, iC3b, C3d. Кроме того, CR2 служит рецептором вируса Эпштейна-Барра. Этот рецептор экс- прессирован на В-лимфоцитах и фолликулярных дендритных клетках, но не на фагоцитах.[4] Он не имеет отношения к фагоцитозу, но играет важную роль в активации В-клеток и процессах гуморального ответа, происходящих в зародышевых центрах. Наконец CR3 и CR4 представляют уже охарактеризованные β2-интегины — Мас-1 (CD1 lb/CD18) и р150,95 (CDllc/CD18). Они связывают инактивированный фрагмент СЗЬ — iC3b (см. раздел 2.5.1). Все СЗ-рецепторы играют важную роль в контроле активации комплемента, ингибируя связывание СЗ с поверхностью собственных клеток и ускоряя отделение компонентов комплемента от иммунных комплексов.


Активация, обусловленная связыванием рецепторов фагоцитов. Формирование фагоцитарной чаши

Распознавание мишеней фагоцитоза через различные мембранные рецепторы фагоцитов приводит к запуску процессов активации, отличающихся деталями, но приводящих к одинаковому результату — погружению и последующему разрушению частицы.[5] Наиболее полно изучены активацион- ные сигнальные процессы, запускаемые при адгезии опсонизированных клеток . Этот и СЗR-зависимый варианты активации фагоцитов схематично изображены на рис. 2.

Рисунок 2. Сигнальные пути, запускаемые связыванием рецепторов для опсонинов.

На начальных стадиях фагоцитоза основные события происходят на обращенном к мишени участке поляризованной клетки, где должна сформироваться временная структура, называемая фагоцитарной чашей (phagocyticcap).[6] На поверхности патогена обычно фиксировано несколько молекул антител. Они обусловливают объединение Fc-рецепторов в кластеры в результате перекрестного сшивания. Это приводит (за счет конформационных изменений) к активации прилежащих к цитоплазматической части рецепторов тирозинкиназ семейства Src. Эти киназы фосфорилируют цитоплазматические участки рецептора, в том числе остатки тирозина в мотиве ITAM, а также контактирующие с ними киназы семейства Syk. Фосфотирозины ITAM обеспечивают связывание этого мотива с SН2-доменами Syk-киназ. Далее активационная волна передается на ряд ферментов, определяющих дальнейший ход событий.[7]

Следующий этап активации направлен на образование продуктов, участвующих в полимеризации актина — процесс, на котором основан фагоцитоз. Для реализации этого этапа необходимо участие ГТФаз — Rac-1, Cdc42 (их активность преобладает при FcyR-зависимом фагоцитозе) и Rho (задействована преимущественно в комплемент-зависимом поглощении частицы). Нити актина окружают основание формирующейся фагоцитарной чаши. За их адгезию к мембране в этих участках отвечают белки семейства MARCKS, активируемые протеинкиназой С.[3]


Формирование и созревание фагосомы

Существуют различия в феноменологии процесса погружения частицы в зависимости от того, какие рецепторы участвуют в ее распознавании. При FcγR-зависимом фагоцитозе в захвате объекта участвуют псевдоподии, тогда как при комплемент-зависимом фагоцитозе частица погружается в клетку без их формирования. [3]

В фагоцитозе участвуют большие площади мембраны, иногда превышающие исходную площадь всей плазмолеммы. Увеличение площади клеточной мембраны происходит за счет фокального экзоцитоза — мобилизации внутриклеточных мембран (главным образом за счет ранних эндосом, но также с участием поздних эндосом и эндоплазматического ретикулума), а также за счет формирования мембран denovo. В этих процессах задействована ГТФаза Arf-6, а также несколько групп белков, доставляющих мембранный материал в зону фагоцитоза. Таким образом, мембрана формирующейся фагосомы мозаична, собрана из кусков различного происхождения. Слияние мембранных фрагментов происходит с участием белка VAMP3 и родственных факторов семейства SNARE под контролем ГТФазы Rab.[4]

Погружение частицы обусловлено сокращением нитей актина, сконцентрированных вокруг фагоцитарной чаши. Погружение формирующейся фагосомы в клетку заверашется смыканием над ней мембраны, подобно застежке-молнии. Сразу после этого нити актина исчезают из окружения фагосомы. Процесс разборки актиновых нитей зависит от ионов Са2+. В то же время актиновые филаменты формируют нити, отходящие от фагосомы внутрь клетки, и их сокращение перемещает фагосому в глубь цитоплазмы.[2]

Сразу после образования фагосома не несет бактерицидных веществ и ферментов, способных разрушить патоген. Перемещаясь внутрь клетки, фагосома проходит процесс созревания, основу которого составляют множественные акты слияния с фагосомой различных гранул, привносящих в нее эффекторные молекулы. Показатель созревания — смена мембранных маркеров фагосом: сначала на ее мембране присутствуют маркеры ранних эндосом, затем они сменяются маркерами поздних эндосом. Другие показатели созревания — закисление содержимого и изменение спектра ферментов, содержащихся в фаголизосомах, о чем подробнее будет сказано далее. При созревании фагосомы претерпевают изменения, характерные для эндосом в целом. Слияние с эндосомами реализуется по механизму, сходному с механизмом доставки мембран к фагоцитарной чаше. Ключевую роль при этом играют белки семейства SNARE, входящие в состав мебран сливающихся гранул.[2] Эти белки гомотипически взаимодействуют между собой. В большинстве случаев направление движения эндосом к фагосоме определ ют микротрубочки. Слияние гранул стимулируется повышением уровня внутриклеточного Са2*.[2]

Решающий вклад в созревание фагосом и обретение ими способности убивать и расщеплять поглощенные объекты вносят лизосомы. Слияние фагосомы и лизосомы рассматривают как момент формирования фаголи- зосомы. В нейтрофилах источник бактерицидных веществ и ферментов для фагосомы — специализированные лизосомоподобные гранулы — специфические (нейтральные, раньше всего сливающиеся с фагосомами), азурофильные (кислые, сливающиеся с фагосомами позже), желатиназные, а также секреторные гранулы. Наиболее важна при созревании доставка в фаголизосому комплексов NADPH-оксидазы при помощи специфических гранул (см. далее). По мере последовательного вливания в фаголизосому содержимого различных гранул изменяется рН ее содержимого, возрастает ее бактрицидный потенциал и способность разрушать те или иные субстраты. Последовательность вовлечения различных гранул в формирование фаголизосомы зависит от порогового уровня их чувствительности к ионам Са2+: он выше для азурофильных гранул, чем для специфических, поэтому азурофильные гранулы позже сливаются с фагосомами. [2]Это придает процессу созревания фаголизосомы определенную «логику»: сначала проявляют свою активность ферменты с нейтральным оптимумом действия, поступающие из специфических гранул, а по мере закисления среды мобилизуются ферменты азурофильных гранул, наиболее активные при кислых значениях рН. Сенсорами для ионов Са2+ в гранулах служат белки семейства синаптостагминов. Процесс слияния гранул контролируют также киназы и ГТФазы семейства Rab (в частности белок Rab5).[2]

Сформированная фаголизосома — клеточная органелла, специализированная для осуществления киллинга и расщепления фагоцитированных корпускулярных объектов.

Выброс фагоцитами продуктов деградации (дегрануляция)

Дегрануляция — основная форма секреторной активности тучных клеток, базофилов и ключевое событие реакций гиперчувствительности немедленного типа. Для эозинофилов дегрануляция служит основным условием внеклеточного цитолиза — формы защиты от многоклеточных паразитов.[3]

Для нейтрофилов дегрануляция — заключительный этап фагоцитоза. Ее следствия — попадание содержимого фаголизосом в межклеточное пространство — побочный эффект реакции. Однако в дегрануляцию вовлекаются не только фаголизосомы, но и свободные гранулы нейтрофилов. Дегрануляция лизосом моноцитов и макрофагов также происходит при фагоцитозе.[3] В эффекторное действие моноцитов и макрофагов дегрануляция вносит меньший вклад, чем аппарат Гольджи-зависимая секреция.[2]

Итак, заключительная фаза фагоцитоза — выброс содержимого фаголизосом путем дегрануляции. За счет сокращения нитей актомиозина фаголизосомы транспортируются по каркасу из микротрубочек к клеточной мембране и сливаются ней. Сигналом к секреции служит повышение уровня внутриклеточного Са2+. Секреция контролируются ГТФазами семейства Rab. При этом происходит превращение мембранных фосфоинозитидов, катализируемое PI-3P. Экзоцитоз гранул нейтрофилов может быть спровоцирован действием форболмиристат ацетата, активирующего протеинкиназу С и ряд других ферментов. Ключевую роль во взаимном распознавании мембран играют белки семейства SNARE: под влиянием форболмиристат ацетата на клеточной мембране появляются белки SNAP-23 и синтаксин-4, распознаваемые SNARE-белками мембран гранул синтаксином-6 и VAMP-2, соответственно. Такое распознавание — обязательное условие дегрануляции.[3]

Выброс гранул и фаголизом, образованных с их участием, не совпадает по времени и контролируется не полностью идентичными механизмами. В дегрануляцию специфические гранулы и фаголизосомы, образованные с их участием, вовлекаются раньше азурофильных гранул. Содержимое гранул попадает в нейтральную внеклеточную среду, т.е. в благоприятные условия для проявления активности ферментов и других факторов, содержащихся в специфических гранулах. Азурофильные гранулы содержат ферменты с оптимумом действия в кислой среде, создающейся лишь на пике воспалительной pea к и ии. На этом этапе в окружении нейтрофилов оказываются ли юн им и щелочная фосфатаза. Однако по мере прогрессирования воспаления повышается вклад в дегранулянию азурофильных гранул и в межклеточной среде воспалительного очага происходит накопление кислых гид рол аз и активных форм кислорода.[3]

Все перечисленные факторы задействованы в защите против микроорганизмов. Активные формы кислорода и галоидсодержащие соединения проявляют свой бактерицидный эффект во внеклеточной среде, несмотря на короткий срок существования. Лизоцим. катионные протеазы, лактоферрин оказывают более сильное анти- патогенное действие. Однако эффективность этой зашиты во внеклеточном пространстве значительно ниже, чем внутри клетки, где факторы действуют в более высокой концентрации и в тесном контакте друг с другом.[3] Важно отметить, что во внеклеточном пространстве большинство этих факторов проявляет нитотоксическое действие в отношении собственных клеток организма.[2] Продукты дегрануляиии и некротической гибели нейтрофилов вызывают «расплавление» тканей в очаге воспаления и образование гноя. В результате дегрануляцию можно рассматривать скорее как побочный эффект, чем как дополнение к внутриклеточному цитолизу.

В то же время ферменты, особенно протеазы, выделяемые из гранул нейтрофилов, вносят существенный вклад в формирование вазоактивных пептидов, играющих важную роль в развитии сосудистой реакции при воспалении. Так, кислые и нейтральные протеазы участвуют в образовании кининов, влияющих на сократимость и проницаемость мелких сосудов. Сериновая протеаза, производимая нейтрофилами, катализирует превращение ангиотензиногена в ангиотензин II. вызывающий сужение крупных сосудов, что приводит к повышению кровяного давления. Катионные белки обусловливают высвобождение вазоактивных пептидов и гистами- иа из тучных клеток и тромбоцитов и вызывают агрегацию последних. Некоторые протеазы способны расщеплять факторы комплемента СЗ и С5 с образованием СЗа и С5а, играющих важную роль в развитии воспаления. Некоторые вазоактивные пептиды уже содержатся в гранулах нейтрофилов, а при дегрануляции происходит их высвобождение.[4]

Нейтрофилы, завершившие процесс фагоцитоза, погибают (чаще путем апоптоза).[4] Тканевые нейтрофилы быстро подвергаются апоптозу и без осуществления фагоцитарной реакции; фагоцитоз только ускоряет этот процесс. Причина апоптоза в этом случае — повышение проницаемости митохондрий для цитохрома с и фактора Аро-1, формирующих апоптосому, в которой происходит активация каспазы 9. В процессе апоптоза на поверхности нейтрофилов появляется фосфатидилсерин и другие молекулы, распознаваемые мембранными рецеторами макрофагов, что приводит к фагоцитозу апоптотирующих нейтрофилов. Таким образом, макрофаги «очищают территорию» после фагоцитоза. При активации макрофагов в них происходит образоание антиапоптотических факторов,  поэтому они не подвергаются апоптозу после завершения фагоцитоза.[3]


Список литературы

  1.  Павлович С. А. «Микробиология с вирусологией и иммунологией: учебное пособие»,  Мн.: Выш. шк., 2005, 799с.
  2.  Мейл Д., Бростофф Дж., Рот Д.Б., Ройтт А. Иммунология М.: Логосфера, 2007, 568 с.
  3.  Ярилин А.А. «Иммунология: учебник», М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010, 742с.
  4.   Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter «Molecular Biology of the Cell», 2008. 
  5.   Джеральд М. Фаллер, Деннис Шилдс «Молекулярная биология клетки», Бином 2006г.
  6.  Быков В. Л. «Цитология и общая гистология», 2002г.
  7.  Улумбеков Г. Э., «Гистология, эмбриология, цитология», 2007г.
  8.  Ченцов Ю. С «Введение в клеточную биологию» Москва, ИКЦ «Академкнига» 2004г.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

56119. «Сміхові» вправи в системі здоров’язберігаючих технологій 69.5 KB
  Сміх йде від здоров’я. Тому діти і сміються таким тотальним сміхом. Одним з малорозвинених напрямків здоровязберігаючих технологій є напрямок вправ зі сміхом.
56121. Тренінгове заняття «Що я знаю про СНІД» 87.5 KB
  Мета: сформувати у підлітків розуміння власної відповідальності за ризик інфікування ВІЛ та ІПСШ; сприяти зміні мотивації статевої поведінки підлітків на користь репродуктивного здоровя та індивідуального захисту від ВІЛ; систематизувати знання про шляхи передачі ВІЛ...
56122. ПРОФІЛАКТИКА ВІЛ/СНІДу 70.5 KB
  Мета уроку: Розглянути теоретичні основи та практичні способи профілактики ВІЛ-інфекції СНІДу; ознайомити учнів з розповсюдженням ВІЛ СНІД в Україні; Навчити учнів оцінювати ступінь ризику захворювання; Розвивати вміння аналізувати робити висновки...
56123. ЕКОНОМІКА ПІДПРИЄМСТВА 248 KB
  Мета заняття: Навчальна: економічно обґрунтоване визначення величини затрат для виробництва і збуту продукції. Методичне забезпечення: Роздатковий матеріал 2 компоненти: вправа для розпізнання термінів; економічний...
56124. Собівартість продукції, її структура. Витрати на виробництво продукції 135.5 KB
  Вивчення теми «Собівартість продукції, її структура. Витрати на виробництво продукції» в рамках усієї дисципліни сприяє формування у студентів вмінь та знань щодо структури собівартості, витрат на виробництво продукції...
56125. Содержание понятия нормирование труда 57 KB
  Нормирование труда - это установление норм затрат труда на изготовление единицы продукции или выработки количества продукции в единицу времени различают следующие основные виды норм: нормы времени; нормы выработки...
56126. Закріплення теоретичного матеріалу по знаках альтерації й вокально-інтонаційних, метро-ритмічних навичок на прикладі знайомих поспівок і пісень 55.5 KB
  Учні повинні довідатися по перших 8 тактах пісню – звучить пісня «Паровоз» Г.Ернесакса у виконанні педагога. Спів групою 1-го куплету пісні. Після цього діти повинні «зіграти» на паперових клавіатурах мелодію заспіву пісні від «ре», від « до», від «фа» з проспівуванням нотами водночас.