Фагоциты являются клетками иммунной системы человека, которые занимаются защитой организма, поглощая вредные чужеродные бактерии, частицы, а также погибающие и мертвые клетки. Процесс такого поглощения называется фагоцитозом. Фагоциты важны для постинфекционного иммунитета и борьбы с инфекцией.

Роль фагоцитов как защитных клеток была впервые открыта в конце 19 века И.И.Мечниковым. За данное открытие ученый был удостоен Нобелевской премии по физиологии. Фагоциты свойственны для организмов многих видов.

Фагоциты человека подразделяют на «непрофессиональные» и «профессиональные» в зависимости от их  способности защищать организм. К последним относятся тучные клетки, макрофаги, моноциты, нейтрофилы и дендритные клетки. Главное отличие таких фагоцитов от непрофессиональных заключается в том, что первые имеют рецепторы – профессиональные молекулы, которые обнаруживают бактерии и другие чужеродные объекты на своей поверхности. В одном литре крови человека содержится 200 – 900 млн. моноцитов и 2,5-8 млрд. нейтрофилов.

В случае возникновения инфекции специальные химические сигналы вызывают фагоциты к тому месту, где было проникновение патогенна в организм. Такие сигналы могут исходить от других фагоцитов или бактерий, которые там уже присутствуют. Когда происходит контакт фагоцитов с бактериями, обеспечивается связь между ними и рецепторами, находящимися на поверхности фагоцитов. Данная взаимосвязь и приводит поглощению фагоцитами бактерий.  Некоторые фагоциты уничтожают проникших клеток при помощи оксида азота и оксидантов. После процесса фагоцитоза, дендритные клетки и макрофаги могут принимать участие в презентации антигена. Данный процесс заключается в перемещении патогенна обратно на свою поверхность. Затем патогенный материал становится заметным (презентируется) и другим клеток иммунитета. Некоторые фагоциты проникают в лимфатические узлы и презентируются лимфоцитам. Данный процесс имеет большое значение для иммунитета. Но многие болезнетворные микроорганизмы и патогенны являются устойчивыми к фагоцитам и их атакам.

Фагоцитоз – это процесс поглощения клетками чужеродных частиц. Он состоит из последовательных молекулярных процессов. Сперва возникает связывание чужеродного агентами при помощи рецепторов. После фагоцит поглощает бактерию, такой процесс длится около 9 минут. Внутри фагоцита бактерия попадает в состав фагосомы, которая в течение минуты сливается с гранулой или лизосомой, содержащими ферменты. Бактерия, заключенная в клетку, подвергается агрессивному воздействию и спустя некоторое время погибает. Макрофаги и дендритные клетки работают не так быстро, и поэтому процесс фагоцитоза может длится в течение нескольких часов.

Механизмы удаления патогенов

Уничтожение микроорганизмов является основной функцией фагоцитов. Она может обеспечиваться как внутри клетки, так и вне ее.

Когда бактерия поглощается фагоцитом, увеличивается потребление кислорода, при этом образуются специальные молекулы, которые обладают противомикробным действием. Такие молекулы являются токсичными по отношению к патогенам, а также к самим клеткам. Поэтому данный метод уничтожения патогенов называется кислород-зависимым уничтожением.

Также фагоциты могут уничтожать чужеродные вещества без использования кислорода. Этот метод борьбы  является менее эффективным. Для такого уничтожения могут использоваться специальные ферменты лизозимы, электрически заряженные белки, нейтрофилы, а также гидролаза и протеаза.

Кроме того, уничтожение патогенов возможно и вне клеток-фагоцитов. Обеспечивается это посредством специального вещества – оксида азота, который выделяется из макрофагов и, благодаря своей токсичности, убивает микробы. Выработка оксида азота происходит в результате выделения интерферона клетками-фагоцитами.

Что касается распознавания вирусов и их уничтожения, данные процессы могут происходить лишь внутри фагоцита. Для его проникновения внутрь используется множество рецепторов, которые принимают участие в иммунной системе организма. Проникнув в клетку, вирус сразу начинает ее использовать в своих целях, заставляя ее воссоздавать множество вирусных частиц. Фагоциты вместе с другими компонентами иммунитета могут контролировать вирус ограниченно, и когда вирус находится внутри клетки, больше всего ему противостоять может приобретенный иммунитет, лимфоциты, в частности. В области вируса скопление лимфоцитов превышает все остальные клетки иммунитета. Инфицированные вирусами клетки уничтожаются лимфоцитами, после чего происходит их выведение фагоцитами из организма.

Взаимодействие с другими клетками

При движении клеток в организме происходит их взаимодействие с нефагоцитарными и фагоцитарными клетками иммунитета. При помощи специальных веществ – цитокинов, они обмениваются информацией, вызывают другие фагоцитарные клетки к источнику инфекции, активируют «спящие» лимфоциты. Фагоциты являются частью врожденного иммунитета, который  очень эффективен, но не способен различать патогенны.

Все фагоциты, и макрофаги в особенности, находятся в состоянии готовности. Последние обычно более пассивны относительно фагоцитов, их размножение протекает медленно. Такое состояние полу-покоя позволяет организму защищаться от уже мертвых клеток, а также неинфекционного мусора.
зникновение инфекции приводит к тому, что они получают сигналы, чаще всего посредством гамма-интерферона, что подготавливает клетки к атаке. В данном случае, макрофаги являются хорошими защитниками. В том случае, когда сигнал поступает напрямую от самого патогенна, происходит концентрация на уничтожении данного патогенна, размножение прекращается.   После инфекционного заражения фагоциты привлекаются в зону инфекции. Для достижения зоны фагоциты покидают кровеносное русло и попадают в пораженную ткань.  Данный процесс называется миграцией фагоцитов. Так работают «профессиональные фагоциты».

К «непрофессиональным» фагоцитам относятся фибропласты, паренхиматозные, эндотелиальные и эпителиальные клетки. Для таких клеток фагоцитоз является не главной функцией. Каждые из  них  выполняют какие-либо другие функции. Это связано с тем, что «непрофессиональные» фагоциты не имеют специальных рецепторов, таким образом, они являются более ограниченными, чем «профессиональные».

Устойчивость патогенна

Патоген может приводить к развитию инфекции только в том случае, если он справился с защитой макроорганизма. Поэтому во многих бактериях развиваются процессы, связанные с созданием устойчивости к воздействию фагоцитов, и множество патогенов действительно способно размножаться и выживать внутри фагоцитов.

Несколькими способами бактерии избегают контакта с клетками-киллерами. Первый – это размножение и рост в тех местах, куда фагоциты не могут проникнуть, в поврежденный покров, к примеру. Кроме того, некоторые бактерии способы подавлять воспалительные реакции, а без такой реакции фагоциты не могут правильно реагировать. Также некоторые патогенные агенты могут «обманывать» иммунную систему организма, заставляя ее принимать бактерию за часть самого организма.

Источник: medside.ru

Общая характеристика фагоцитов

О существовании фагоцитов мир узнал в конце XIX века благодаря биологу Илье Мечникову. Ученый, наблюдая за плоскими червями и личинками морских звезд, обнаружил у них удивительное свойство: не имея рта, они способны поглощать и растворять разные вещества. В ходе наблюдения биолог предположил, что весь «фокус» – в особых клетках, которые содержатся в подопытных организмах. Оказалось, что эти клетки быстро перемещаются внутри личинок и поглощают все, что попадает в организм. Причем как обнаружил вскоре исследователь, открытые им клетки способны поглощать не только пищу. Мечников вонзил в тельце личинки морской звезды маленькую деревянную занозу и начал наблюдать в микроскоп за поведением удивительных клеток. Вскоре они скопились вокруг занозы и начали ее пожирать. Эти «прожорливые» клетки и есть фагоциты. Кстати, их название происходит от греческих слов, которые так и переводятся – «пожирать».

В ходе дальнейших исследований было обнаружено, что фагоциты продуцируются костным мозгом и содержатся в организме всех животных и людей. Они концентрируются в крови и почти всех тканях. В человеческих телах они представлены сразу в нескольких видах.

Как «работают» фагоциты в человеческом организме

Для человека фагоциты важны тем, что они защищают организм от бактерий, токсических веществ и некоторых вирусов. Некоторые из этой группы клеток способны продуцировать разные биоактивные вещества, стимулировать воспалительные реакции, а также активизировать работу других агентов иммунной системы. По сути, фагоциты – это вторая линия обороны организма от патогенов, которые через защитные барьеры все же проникли в организм. Процесс поглощения фагоцитарными клетками опасных для человека веществ называется фагоцитозом.

Чтобы было проще понять, как работают фагоциты в человеческом организме, следует вспомнить амебу – представителя одноклеточных, известного большинству со школьной программы. Как и амеба, фагоцит имеет так называемые ложные ножки, которыми обволакивает свою добычу и поглощает ее. Кстати, ученые предполагают, что амебы и фагоциты, с точки зрения эволюции, являются родственниками.

Когда в организм проникает патоген, фагоциты улавливают распространяющиеся от него химические вещества и направляются к ним. Когда патоген соприкасается с рецепторами фагоцита, происходит фагоцитоз. После того, как враждебное для организма вещество проникло внутрь фагоцитарной клетки, она использует окислители или оксид азота для уничтожения «врага». Остатки «съеденного» патогена фагоцит выбрасывает обратно на свою поверхность, после чего «переваренные» вещества проникают в лимфу и выводятся из организма.

Правда, в некоторых случаях фагоциты оказываются беспомощными перед «врагом». Такое обычно случается, когда патоген оказывается в месте, к которому фагоциты не способны добраться. Также некоторые «враги» могут продуцировать химические вещества, которые не дают фагоциту приблизиться к непрошенному гостю. Кроме того, иногда фагоцитарные клетки могут терять «работоспособность» из-за нарушений в иммунной системе.

Виды фагоцитов

Все фагоциты, которые присутствуют в человеческом организме, принято делить на две группы: так называемые непрофессиональные и профессиональные.

Профессиональные фагоциты

Профессиональные фагоцитарные клетки отличаются, так сказать, более узкой специализацией, то есть уничтожают только определенную категорию «врагов». Профессиональные фагоциты – это моноциты, макрофаги, нейтрофилы, дендритные и тучные клетки. Эта группа считается особо важной для защиты организма.

Моноциты

Мононуклеарные фагоциты, или моноциты, представляют собой разновидность лейкоцитов (белых кровяных клеток). От общего количества лейкоцитов они составляют от 3% до 8%. Их главная задача в организме – защищать кровь от патогенов. Но одним лишь уничтожением вредоносных микроорганизмов их роль не ограничивается. Если объяснять простым языком, то, помимо всего, моноциты для организма также являются неким информатором о том, что в кровь проник патоген. То есть как только моноцит обнаруживает в крови подозрительный объект, все остальные представители иммунной системы получают об этом известие и переходят, так сказать, в состояние полной боевой готовности. В кровоток моноциты попадают из костного мозга, который их и синтезирует. Эти клетки довольно быстро передвигаются и в сосудах остаются всего лишь от 24 до 48 часов, после чего проникают в другие ткани и превращаются в макрофаги.

Концентрация моноцитов в крови варьируется зависимо от возраста человека. Когда их количество завышено, это может быть признаком:

• бактериальной, вирусной или грибковой инфекции;
• лимфомы Ходжкина;
• язвенного колита;
• наличия опухоли;
• алкогольного повреждения печени;
• множественной миеломы;
• болезни Крона.

Недостаточное количество клеток из этой группы может быть связано с иммунными расстройствами – как врожденными, так и приобретенными (например, СПИД, атрофия костного мозга).

Макрофаги

Макрофаги – это также мононуклеарные клетки. В обычных условиях, когда организму ничто не угрожает, они не проявляют никакой активности. Но как только в организме начинается воспаление, макрофаги немедля перемещаются в его очаг. Там эти клетки уничтожают бактерии, а также органические и неорганические частицы, ставшие причиной воспаления. Кстати, гной, который образуется в месте воспаления, это погибшие лейкоциты, в том числе и макрофаги.

Нейтрофилы

Нейтрофилы, как и моноциты, являются представителями группы клеток-лейкоцитов. В кровотоке на долю нейтрофилов приходится от 50% до 75% всех лейкоцитов. Продолжительность жизни каждой клетки из этой группы – около 5 суток, затем на смену отмершим приходят новые. Их основная задача – предотвратить развитие инфекции.

Когда в организме все нормально, эти клетки живут в крови. Но как только они получают сигнал об опасности на каком-либо участке тела, им достаточно 30 минут для того, чтобы добраться до места проблемы. Оказавшись в эпицентре, они определяют патоген и поглощают его. Как и макрофаги, после выполнения своей миссии нейтрофилы гибнут и становятся частью гноя.

Современные лабораторные методы позволяют в точности определить количество нейтрофилов в организме. Если количество клеток ниже нормы, у человека можно заподозрить такие болезни как:

• лейкоз;
• анемию (злокачественную или гемолитическую);
• тяжелую бактериальную или вирусную инфекцию;
• инфекционные заболевания печени;
• гипертиреоз;
• акромегалию (чрезмерное продуцирование соматотропина – гормона роста);
• аутоиммунные заболевания (например, ревматоидный артрит), на фоне которых повреждаются лейкоциты или клетки костного мозга – в таком случае организм производит белки-антитела к нейтрофилам;
• гиперспленизм (увеличение селезенки);
• синдром Фелти;
• синдром Чедиака-Хигаси;
• дефицит витаминов группы B (в основном B12 и B9).

Дефицит нейтрофилов также может быть вызван приемом некоторых лекарств, например, антибиотиков или диуретиков. Снижение лейкоцитов, в том числе и нейтрофилов, случается у пациентов онкологических отделений, проходящих лучевую или химиотерапию.

Тревожный признак, если количество нейтрофилов в организме существенно превышает норму. Это может указывать на следующие болезни:

• лейкоз;
• гемолитическую анемию;
• рак;
• воспаление или острую инфекцию;
• общий или местный некроз тканей (например, инфаркт миокарда);
• острое кровотечение;
• подагру;
• уремию;
• гиперактивность коры надпочечников;
• синдром Кушинга (избыточное производство гормона кортизола).

Дендритные клетки

Свое название дендритные клетки получили из-за специфического строения. Они имеют множество разветвленных отростков, которые напоминают крону дерева (dendron). Клетки из этой группы в больших количествах содержатся в разных тканях человеческого организма. Их основное количество концентрируются в полостях органов, а также в близости к внешней среде, то есть в слизистых оболочках носа, желудка, в альвеолярных тканях легких. После полного созревания дендритные клетки проникают в лимфоидную ткань (лимфоузлы, миндалины, серозную оболочку, носоглотку) и усиливают активность лимфоцитов и макрофагов.

Тучные клетки (лаброциты)

Главная задача лаброцитов – активизировать воспалительные реакции в организме, ведь именно они являются сигналом для макрофагов, нейтрофилов и других фагоцитов, которые должны защитить организм от патогена-агрессора. Любое воспаление – это своеобразная команда к действию для всех присутствующих в организме фагоцитов. То есть лаброциты повышают активность разных групп фагоцитарных клеток и выполняют незаменимые функции, от которых зависит работа всей иммунной системы. Но сами тучные клетки также не лишены фагоцитарной активности. Они, как правило, специализируются на грамотрицательных бактериях.

Непрофессиональные фагоциты

Непрофессиональные фагоциты лишены направленного действия против конкретного вида патогена. Их фагоцитарная активность не столь выражена, как у профессиональных клеток. К этой группе принадлежат фибробласты, а также клетки внутренней выстилки сосудов и эпителия. Они реагируют на любой патоген, проникший в организм.

Функции фагоцитов

Фагоциты – незаменимое звено иммунной системы. Анализируя главные характеристики разных типов фагоцитарных клеток, можно решить, что их основная задача – защищать от инфекции. Но это далеко не единственная их функция. Они «пожирают» (процесс фагоцитоза) твердые частицы, которые в человеческом организме являются патогенными, очищают кровь, поддерживают здоровье внутренних органов и выполняют еще множество полезных функций.

1. Защита от инородных тел

Чтоб понять, как фагоциты выполняют эту функцию, достаточно вспомнить, что происходит, когда в тело вонзается заноза. Если ее сразу не удалить, то место вокруг инородного тела воспаляется и нагнаивается, а через некоторое время гной вместе с занозой вырывается наружу. Гной, как мы уже знаем, это отмершие фагоциты, которые таким образом создали ограждение для грязи и инородного тела от здоровой ткани организма.

2. Защита от опухолей

В наше время ученым уже точно известно, что практически каждую минуту на разных участках человеческого тела происходят сбои, в результате которых клетки начинают неправильно делиться и перерождаются в злокачественные. Если этот процесс не остановить, образуются раковые опухоли. Но если организм здоров и иммунная система работает правильно, фагоциты немедленно отыскивают перерожденные клетки и уничтожают их, предотвращая таким образом онкологические заболевания.

3. Поддержание апоптоза

В среднем организм взрослого человека – это примерно 100 триллионов клеток. Некоторые могут жить не больше 1-2 суток, другие – и по несколько лет. Но в любом случае ежедневно 70 миллиардов клеток гибнет. Куда они деваются? Их «пожирают» макрофаги. Когда любая клетка гибнет, от нее исходят некие вещества, которые притягивают фагоцитов. Вот они и уничтожают старые клетки и тем самым освобождают место для новых. Этот процесс называется апоптозом.

4. Защита от болезней

Фагоцитарные образования способны предотвращать заболевания, не связанные с инфекцией, опухолью или другими причинами, которые могут быть интересны для фагоцитов. Взять к примеру атеросклероз. Активность макрофагов помогает замедлить процесс развития этой болезни. Когда холестерин проникает под внутреннюю выстилку сосудов, макрофаги «поедают» частицы жира и вместо него образуются так называемые пенистые клетки. Но фагоцитарные клетки не способны полностью уничтожать липиды, поэтому холестериновые бляшки продолжают образовываться на стенках сосудов, хотя в некоторых случаях и несколько медленнее.

5. Поддержание работоспособности иммунитета

Фагоцитарные клетки обладают способностью стимулировать активность друг друга, а также других агентов иммунной системы. Кроме того, фагоциты выделяют специфические вещества, которые влияют на костный мозг, а тот продуцирует еще больше клеток иммунной системы.

6. Способствуют восстановлению тканей

Фагоциты могут не только «пожирать», они также принимают участие и в формировании тканей. Так, если на любом участке тела появляется серьезное повреждение, фагоциты способствую образованию рубцовых клеток (фибробластов). В результате в месте повреждения появляется «латка» в виде рубца. Этот процесс происходит не только при внешних повреждениях кожи. Фибробласты незаменимы для рубцевания язвы органов ЖКТ и заживления миокарда в постинфарктный период.

Всегда ли фагоциты полезны

Механизм воздействия на патогены у фагоцитов отработан тысячелетиями эволюции. Но даже это не делает их абсолютно безопасными и полезными для человеческого организма. И во многом виной не столько сами фагоциты, сколько условия современной жизни человека. Плохая экология, хронические стрессы часто приводят к тому, что в принципах работы фагоцитов появляются сбои. Взять хотя бы аутоиммунные заболевания. Эта группа болезней вызвана тем, что вследствие сбоя иммунитет воспринимает клетки собственного организма как патогены. Как следствие, фагоциты «набрасываются» на ткани почек, суставы, разные части сердца, и организм начинает стареть в несколько раз быстрее.

В человеческом организме присутствует огромное количество клеток специфического действия – фагоцитов. Они взаимодействуют между собой и другими клетками, поэтому очень важно, чтоб этот процесс проходил правильно. Любой дисбаланс этого взаимодействия влечет за собой проблемы со здоровьем. Лучшая помощь для правильной работы фагоцитов – это соблюдение здорового образа жизни, правильного питания и поддержания иммунитета в норме.

Источник: FoodandHealth.ru

Иммунная система – одна из участниц в поддержании гомеостаза в организме человека. Кроме нее в этом нелегком деле задействованы нервная и эндокринная система. Какая же роль иммунной системе в этом безумном мире и, иногда, безумной человеческой махине?

Иммунная система отвечает за обезвреживание патогенных организмов и прочей нечести в виде мертвых клеток, чужеродных биологических веществ и клеток.

Органы, которые участвуют в образовании клеток, спасающих наш организм, и в самом ответе на угрозу, можно разделить на две группы: центральное и периферическое звено.

В центральном звене с комфортом располагаются тимус и красный костный мозг. Красный костный мозг производит все клетки иммунной и кровеносной системы, что называется гемопоэзом и лимфопоэзом. В вилочковой железе, она же тимус, происходит созревание некоторых из клеток иммунной системы. Периферическое звено составляют органы, в которых может произойти первый контакт с антигеном и запуск каскада реакций, которые приведут к победе или поражению организма. К таким относятся селезенка, лимфоидная ткань кишечника, миндалины, лимфоузлы и селезенка. Вместе эти части системы образуют лимфомиелоидный комплекс.

Разнообразие клеток, производимых красным костным мозгом поражает. Начало всему дает плюрипотентные стволовые клетки. Из нее развиваются либо миелоидные, либо лимфоидные стволовые клетки. Несмотря на то, что разновидностей клеток на выходе получается много, их можно объединить. Из миелоидных клеток могут образоваться эритроциты, тромбоциты и фагоциты. Первые занимаются транспортом газов в крови, вторые ответственны за то чтобы залатать при необходимости рану, а третьи могут буквально съесть неугодную клетку. Лимфоидная клетка производит предшественников Т- и В – лимфоцитов, а также NK-киллеров. Созревание лимфоцитов произойдет в тимусе.

Клетки, объединяемые в группу фагоцитов, выполняют эффекторные функции, они вызывают тот или иной ответ на патоген или другую угрозу. В конце концов, жизнь этих клеток сводится либо к героической гибели, либо к сытному обеду, то есть, к фагоцитозу.

NK-киллеры, как можно догадаться из названия, — очень крутые, они убивают вирусы и опухолевые клетки. Т- и В – лимфоциты отвечают за клеточный и гуморальный иммунитет. Начнем с того, что Т-лимфоциты образуют три группировки: Т-хелперы, помогающие В-лимфоцитам стать плазматическими клетками, которые смогу совершить гуморальный ответ; Т-супрессоры, которые прессуют, опять же В-лимфоциты, блокируя их реакции, и Т-киллеры, ответственные за клеточный иммунитет.

Разберемся с видами иммунитета. Во-первых, иммунитет бывает искусственным и естественным. Искусственный – это когда в организм вводят что-то, и теперь он может бороться с патогеном. Естественный – когда организм работает для того, чтобы защитить себя. Кроме того, иммунитет может быть активным и пассивным. Это относится к обоим типам иммунитета, перечисленным выше. Активный – встреча с антигеном, выработка антител для борьбы. Пассивный – все у организма уже есть, ему не нужно вырабатывать антитела.

Откуда взять антитела и что произойдет?

1) Встреча с антигеном. Тогда лимфоциты В- и Т- поделятся на группы по функциям. Будут В- и Т-клетки памяти, плазматические клетки, взявшие начало от В-клеток, и эффекторные клетки. Плазматические клетки приведут к гуморальному ответу, то есть – выделению антител. Т-клетки уничтожат патоген, произойдет троллинг (нет)  клеточный ответ.

2) Получить ослабленные или убитые возбудители инфекции из чудо-прививки. Хоть там организмы и полумертвые, это не помешает провернуть иммунной системе все то же, что и в первом случае.

3) Добыть готовые антитела из сыворотки. Результат – опять же гуморальный ответ.

4) Поблагодарить свой вид за какой-то стартовый набор для жизни. От рождения мы имеем эффекторные и плазматические клетки, а также фагоцитирующие клетки. Этого достаточно и для клеточного, и для гуморального ответа.

5) Получить антитела через плаценту или молоко матери (не путать со смесью для вскармливания). Да здравствует гуморальный иммунитет!

Интересно то, что наш иммунитет запомнит, кого он уже обезвредил когда-то и при повторном попадании этого патогена уже будет знать, что делать.

Врожденный иммунитет, он же видовой, кроме starter pack в виде фагоцитов, плазматических и эффекторных клеток, имеет факторы, которые играют далеко не последнюю роль в ответе. Есть вещества, способные перфорировать мембрану бактерий и даже ее расщепить. К таким относятся лизоцим и система комплемента, то есть система ферментов – разрушителей. Против вирусов и опухолей работают интерфероны, а С-реактивный белок не только разрушает комплексы антитело-антиген, но и помечает патогенные микроорганизмы, нейтрализует токсины бактериальной природы и не дает нашему организму навредить себе, т.к он блокирует аутоиммунные реакции.

Будьте как С-реактивный белок: не вредите себе.
PS: картинки взяты из интернета

Источник: pikabu.ru