Явление фагоцитоза представляет собой процесс активного захвата одноклеточными организмами неживых и живых клеток, который может длиться несколько часов.

Если сказать более доступным языком, то это первая реакция иммунитета человека на внедрение в него чужеродных клеток.

Кем был открыт данный процесс, и более подробно о фагоцитозе вы сможете узнать из статьи.

Кто открыл фагоцитоз?

Открыл явление фагоцитоза русский ученый Илья Мечников, за что и был удостоен Нобелевской премии в 1908 году.

На основе исследований, проведенных на личинке морской звезды, этот талантливый ученый исследовал защитные возможности человеческого организма, то есть иммунной системы.

Делая выводы из результатов, полученных в ходе работы, именно Мечников стал первым ученым, который открыл главные принципы работы иммунной системы человека.

Таких результатов удалось добиться в следствии наблюдения за движущимися клетками, которые скопились вокруг внешнего раздражителя, проникнувшего в организм. В конкретном случае это был шип от розы, воткнутый в личинку.

Мечников сформировал целую новую теорию о том, что фагоциты (так он назвал подвижные клетки), существуют как отдельных живые существа, главная роль которых захватывать и переваривать клетки, которые меньше размером.

После этого, ученый начал проводить эксперименты над маленькими ракообразными существами и определил, что с помощью фагоцитов в их организме разрушаются грибковые споры, случайно попавшие в тело дафний.

Кроме того Мечников сделал открытие, которое на то время оказалось просто сенсацией – фагоциты, которые находятся в организмах животных, питающихся молоком, могут захватывать, переваривать, и, таким образом уничтожать даже бактерии сибирской язвы.

Далее ученый сделал вывод, который потряс весь мир. Он доказал, что фагоциты и есть главной защитной системой организма человека, которая помогает ему уберечься от болезней, а при заражении быстрее победить их.

Позднее фагоциты сравнили со своеобразной армией, которая помогает противостоять инфекциям разных видов.

Самим ученым болезнь была названа фагоцитозом. В то время большинство ученых отрицало такую теорию, говорили о том, что она абсолютно не правдива и не правильна. Однако, это не помешало ему получить одну из самых известных и веских наград всех времен.

Открытие Мечникова очень ценится и до сих пор, поскольку оно помогло избавиться от большинства заболеваний и спасти огромное количество человеческих жизней.

Основные положения клеточной теории

Приблизительно в 1882 году Мечников не только открыл иммунную систему человека, но и создал собственную клеточную теорию, согласно которой, состоят из клеток такие организмы, как:

• люди
• животные
• растения

Клетка это простейшая единица живой материи, из которой состоит практически все.

В 1884 году была опубликована работа великого исследователя, где он рассказывал о свойствах фагоцитов и роли этих клеток для не восприимчивости организма к разным инфекционным болезням.

Примерно в то же время появилась гуморальная теория, которая была разработана несколькими европейскими учеными. Ее суть была в том, что невосприимчивость организма к бактериям обуславливается тем, что они создают в крови и других жидкостях образование специальных веществ, которые и провоцируют смерть бактерий, попавших в организм повторно.

В 1901 году П. Эрлих систематизирует и приводит в порядок полученные данные, создает теорию, согласно которой в организме образуются антитела, приводящие к гибели бактерий, которые попали в человеческий организм.

Она вызвала жесткую полемику между другими исследователями, которые пытались доказать обратное.

В 1908 году полученная Мечниковым и Эрлихом премия расставила все на свои места и показала, чьи идеи оказались правильными.

В итоге, с помощью микроскопа, ученые все таки пришли к единому мнению и приняли клеточную теорию, как единственно правильную.

Многими известными людьми в итоге, она была признана одним из самых гениальных изобретений человечества на том этапе развития.

Именно на основании работы Мечникова, о единстве жизни, позднее и была построена теория Дарвина о происхождении человечества.

Кто открыл фагоцитоз и описал клетки бактерий?

В 1908 году ученый Илья Мечников исследовал не только непосредственные бактерицидные свойства клеток, но и даже предполагал другие их возможности и функции. Одной их таких считается передача иммунитета через белые корпускулы.

К сожалению, наличие клетки в организме человека, как и клеточная теория, были признаны не сразу и не всеми.

Сначала была механическая трактовка теории, которая потом преобразилась в физиологическую позицию.

Кроме того, сильно поспособствовал изучению нервных клеток метод Гольджи. Именно с его помощью было доказано, что не смотря на то, что клетки в мозге очень плотно прилегают друг к другу и их отростки перепутаны между собой, каждая из них отдельная и имеет свое собственное предназначение.

В итоге хочется сказать, что великий ученый Илья Мечников сделал очень большой вклад в развитие человечества и исследования систем, которые функционируют в организме.

Именно он открыл явление фагоцитоза и посвятил всю жизнь исследованию клеток и иммунной системы в общем. Именно за его заслуги перед наукой ученый был удостоен Нобелевской премии, за выдающийся вклад в развитие науки.

Смотрите познавательное видео:

Источник: MirBodrosti.com

История открытия особых подвижных клеток

Выдающийся русский естествоиспытатель — И. И. Мечников в 1882 — 1883 гг. проводил опыты по внутриклеточному пищеварению, изучая прозрачные личинки морских звезд. Ученого интересовало, осталась ли у многоклеточных организмов возможность захватывать пищу обособленными клетками. А также переваривать ее так, как это делают простейшие одноклеточные, например амебы. И. И. Мечников проводил опыт: вводил в тела личинок порошок кармина и наблюдал, как вокруг этих мелких кроваво-красных зерен вырастала стена клеток. Они захватывали и проглатывали краску. Тогда у ученого возникла гипотеза о том, что в любом организме должны быть особые защитные клетки, которые могут поглощать и переваривать другие частицы, наносящие вред организму. Для подтверждения своей гипотезы ученый использовал розовые шипы, которые ввел в тело личинки морской звезды. Некоторое время спустя ученый увидел, что клетки окружили шипы, стараясь оказать противодействие «вредителям» и вытолкнуть их. Эти специфичные защитные частицы, обнаруженные в теле личинки, ученый назвал фагоцитами. Благодаря этому опыту выявил И. И. Мечников фагоцитоз. В 1883 г. он доложил о своем открытии на седьмом съезде русских естествоиспытателей. В дальнейшем ученый продолжил работу в этом направлении, создал сравнительную патологию воспаления, а также фагоцитарную теорию иммунитета. В 1908 г. вместе с ученым П. Эрлихом он получил Нобелевскую премию за свои важнейшие биологические изыскания.

Явление фагоцитоз — что это такое?

И. И. Мечников проследил и выяснил роль фагоцитоза в защитных реакциях организма человека и высших животных. Ученый установил, что именно этот процесс играет значительную роль в заживлении различных ран. Биологический энциклопедический словарь дает следующее определение. Фагоцитоз представляет собой активное захватывание, а также поглощение инородных объектов, таких как бактерии, микрогрибы и фрагменты клеток, одноклеточными организмами или специфическими клетками (фагоцитами), имеющимися в любом многоклеточном организме. В чем суть фагоцитоза? Считается, что он представляет собой древнейшую форму защиты многоклеточного организма. В функционировании иммунной системы человека фагоцитоз также играет важнейшую роль. Он является первой реакцией на внедрение различных вирусов, бактерий и других чужеродных агентов. Фагоциты постоянно циркулируют по всему организму, выискивая «вредителей». Когда чужеродный агент опознается, происходит связывание его при помощи рецепторов. После чего фагоцит поглощает вредителя и уничтожает его.

Две основные группы подвижных клеток — «защитников»

Фагоциты постоянно находятся в активном состоянии и готовы в любое время бороться с источником инфекции. Они обладают определенной автономностью, так как могут осуществлять свои функции не только внутри, но и вне организма: на поверхности слизистых и в участках поврежденной ткани. Фагоциты человека с точки зрения их эффективности ученые подразделяют на две группы — «профессиональную» и «непрофессиональную». К первой относят моноциты, нейтрофилы, макрофаги, тучные клетки и тканевые дендритические клетки. Важнейшими подвижными фагоцитами являются белые кровяные клетки — лейкоциты. Они эмигрируют в очаг воспаления и реализуют защитные функции. Фагоцитоз лейкоцитов предполагает обнаружение, поглощение и деструкцию чужеродных объектов, а также собственных погибших или поврежденных клеток. После выполнения своих функций часть лейкоцитов движется в сосудистое русло и продолжает циркулировать в крови, а другая — подвергается апоптозу или дистрофическим изменениям. «Непрофессиональная» группа состоит из фибробластов, ретикулярных и эндотелиальных клеток, которые имеют низкую фагоцитарную активность.

Процесс фагоцитоза: первая стадия

Рассмотрим, как происходит процесс борьбы с вредоносными организмами. Ученые выделяют четыре стадии фагоцитоза. Первая представляет собой сближение: фагоцит приближается к чужеродному объекту. Это происходит либо в результате случайного столкновения, либо в результате активного направленного передвижения — хемотаксиса. Различают два вида хемотаксиса — положительный (движение к фагоциту) и отрицательный (движение от фагоцита). Как правило, положительный хемотаксис осуществляется к участку повреждения тканей, а также вызывается микробами и их продуктами.

Прилипание фагоцитов к чужеродному агенту

После сближения клетки-«защитника» с вредоносной частицей начинается вторая стадия. Она заключается в прилипании. Фагоцит достигает объекта, касается его и прикрепляется. Например, лейкоциты, прибывшие в очаг воспаления и прилипшие к стенке сосуда, не отрываются от нее даже, несмотря на большую скорость кровотока. Механизм прилипания осуществляется благодаря поверхностному заряду фагоцита. Как правило, он отрицательный, а поверхность объектов фагоцита заряжена положительно. В этом случае наблюдается наилучшая адгезия. Отрицательно заряженные частицы, к примеру, опухолевые, захватываются фагоцитами значительно хуже. Тем не менее существует прилипание и к таким частицам. Оно осуществляется благодаря действию мукополисахаридов, имеющихся на поверхности мембран фагоцитов, а также посредством уменьшения вязкости цитоплазмы и обволакивания сывороточными белками чужеродного агента.

Третья стадия фагоцитоза

После прилипания к чужеродному объекту фагоцит приступает к его поглощению, которое может происходить двумя путями. В месте контакта оболочка чужеродного объекта, а затем и сам объект втягивается в клетку.
и этом над объектом смыкаются свободные края мембраны, и в итоге образуется обособленная вакуоль, содержащая внутри себя вредоносную частицу. Второй путь поглощения — возникновение псевдоподий, обволакивающих чужеродные частицы и смыкающихся на ними. В итоге они оказываются заключенными в вакуоли внутри клеток. Как правило, при помощи псевдоподий фагоциты поглощают микрогрибы. Втягивание или обволакивание вредоносного объекта становится возможным благодаря тому, что оболочка фагоцита наделена сократительными свойствами.

Внутриклеточное расщепление «вредителя»

Четвертая стадия фагоцитоза предполагает внутриклеточное переваривание. Происходит это следующим образом. В вакуоль, содержащую чужеродную частицу, входят лизосомы, имеющие комплекс пищеварительных ферментов, которые активируются и изливаются. При этом образуется среда, в которой легко происходит расщепление биологических макромолекул рибонуклеазы, амилазы, протеазы и липазы. Благодаря активизирующимся ферментам происходит уничтожение и переваривание, а затем и выброс продуктов распада из вакуоли. Теперь вы знаете, каковы все четыре стадии фагоцитоза. Защита организма осуществляется поэтапно: сначала происходит сближение фагоцита и объекта, затем аттракция, то есть расположение вредоносной частицы на поверхности «защитника», а после — поглощение и переваривание вредителя.

Незавершенный и завершенный фагоцитоз. В чем их отличия?

В зависимости от того, каков будет результат внутриклеточного переваривания чужеродных частиц, выделяют два вида — завершенный и незавершенный фагоцитоз. Первый завершается полным разрушением объекта и выведением продуктов распада в окружающую среду. Незавершенный фагоцитоз — что это такое? Термин означает, что чужеродные клетки, поглощенные фагоцитами, остаются жизнеспособными. Они могут разрушить вакуоль или использовать ее в качестве «почвы» для размножения. Примером незавершенного фагоцитоза является поглощение гонококков в организме, не имеющем к ним иммунитета. При незавершенном процессе фагоцитоза болезнетворные микроорганизмы сохраняются внутри фагоцитов, а также разносятся по всему организму. Так, в месте защитного механизма фагоцитоз становится проводником болезни, помогая вредителям распространяться и размножаться.

Причины нарушения процесса внутриклеточного переваривания

Нарушение фагоцитоза возникает из-за дефектов в процессе образования фагоцитов, а также при подавлении активности подвижных клеток-«защитников». Кроме того, негативное изменение внутриклеточного переваривания возможно из-за наследственных заболеваний, таких как болезни Альдера и Чедяка-Хигаши. Нарушение образования фагоцитов, в том числе и регенерации лейкоцитов, часто возникает при радиоактивном облучении или из-за наследственной нейтропении. Подавление активности фагоцитов может происходить из-за дефицита некоторых гормонов, электролитов и витаминов. Также гликолитические яды и микробные токсины отрицательно воздействуют на функционирование фагоцитов. Надеемся, благодаря нашей статье, вы легко сможете ответить на вопрос: «Фагоцитоз — что это такое?». Удачи!

Источник: FB.ru

 

В начале 1880-х годов Мечниковв Мессине, Италия, отправив семью смотреть цирковое представление, спокойно рассматривал под микроскопом прозрачную личинку морской звезды. Он увидел, как подвижные клетки окружают инородную частицу, попавшую в тело личинки. Явление поглощения наблюдали и до Мечникова, но было принято считать, что это — просто подготовка к транспорту частиц кровью. Неожиданно у Мечникова возникло предположение: а что если это — механизм не транспорта, а защиты? Мечников тотчас же ввел в тело личинки кусочки шипов мандаринового дерева, которое он приготовил вместо новогодней елки для своих детей. Подвижные клетки вновь окружили чужеродные тела и поглотили их.

Если подвижные клетки личинки, думал он, защищают организм, они должны поглощать и бактерии. И это предположение подтвердилось. Мечников прежде не раз наблюдал, как белые клетки крови — лейкоциты, так же собираются вокруг проникшей в организм инородной частицы, формируя очаг воспаления. Кроме того, после многих лет работы в области сравнительной эмбриологии он знал, что эти подвижные клетки в теле личинки и лейкоциты человека происходят из одного зародышевого листка — мезодермы. Получалось, что у всех организмов обладающих кровью или ее предшественником — гемолимфой, есть единый механизм зашиты — поглощение инородных частиц клетками крови. Так был открыт фундаментальный механизм, с помощью которого организм защищает себя от проникновения в него чужеродных веществ и микробов. По предложению профессора Клауса из Вены, которому Мечников рассказал о своем открытии, клетки-защитники были названы фагоцитами, а само явление — фагоцитозом. Механизм фагоцитоза был подтвержден в организме человека и высших животных. Лейкоциты человека окружают проникшие в организм микробы и, подобно амебам, образуют выпячивания, охватывают со всех сторон инородную частицу и переваривают ее.

Пауль Эрлих

Ярким представителем немецкой школы микробиологов был Пауль Эрлих (1854-1915). С 1891 Эрлих занимался поисками химических соединений, способных подавлять жизнидеятельность возбудителей заболеваний. Ввел в практику лечение четырехдневной малярии красителем метиленовым синим, лечение сифилиса мышьяком.

 

Начав с работы с дифтерийным токсином в Институте инфекционных болезней. Эрлих создал теорию гуморального иммунитета (по его терминологии — теорию боковых цепей). Согласно ей, микробы или токсины содержат в себе структурные единицы — антигены, которые вызывают в организме образование аптител — особых белков класса глобулинов. Антитела обладают стереоспецифичностью, то есть конформацией, позволяющей им связывать только те антигены, в ответ на проникновение которых они возникли. Так Эрлих подчинил взаимодействие аптиген-антитело законам стереохимии. Вначале антитела существуют в виде особых химических групп (боковых цепей) на поверхности клеток (фиксированные рецепторы), затем часть их отделяется от поверхности клетки и начинает циркулировать с кровью (свободно перерешающиеся рецепторы). Встречаясь с микробами или токсинами, антитела связываются с ними, обездвиживают их и предупреждают их действие на организм. Эрлих показал, что отравляющее действие токсина и его способность связываться с антитоксином — это разные функции и на них можно воздействовать раздельно. Повысить концентрацию антител можно было повторными введениями антигена — так Эрлих решил беспокоившую Беринга проблему получения высокоэффективных сывороток. Эрлих ввел различие между пассивным иммунитетом (введение готовых антител) и активным иммунитетом (введение антигенов для стимуляции собственного антителообразования). Исследуя растительный яд рицин, Эрлих показал, что антитела появляются не сразу после введения в кровь антигена. Он первым изучал передачу части иммунных свойств от матери к плоду через плаценту и к младенцу — с молоком.

Между Мечниковым и Эрлихом возникла долгая и упорная дискуссия в печати об «истинной теории иммунитета». В итоге фагоцитоз получил название клеточного, а антителообразование — гуморального иммунитета. Мечников и Эрлих разделили в 1908 году Нобелевскую премию .

Берингзанимался созданием сывороток путем подбора бактериальных культур и токсинов, которые он впрыскивал животным. Одним из крупнейших его достижений является создание в 1890 г. противостолбнячной сыворотки, которая оказалась очень эффективной при профилактике столбняка при ранениях, хотя и малоэффективной в более поздний период, при уже развившейся болезни.

«Беринг хотел, чтобы честь открытия противодифтерийной сыворотки принадлежала германским, а не французским ученым. В поисках прививки зараженным дифтерией животным Беринг делал сыворотки из разных веществ, но животные погибали. Однажды для прививки он использовал трихлорид йода. Правда, и на этот раз морские свинки тяжело заболели, но ни одна из них не погибла. Воодушевленный первой удачей, Беринг, дождавшись выздоровления подопытных свинок, сделал им прививку из отцеженного по способу Ру бульона с дифтерийным токсином, в котором ранее выращивались дифтерийные палочки. Животные превосходно выдержали прививку, несмотря на то, что получили огромную дозу токсина. Значит, они приобрели иммунитет против дифтерии, им не страшны ни бактерии, ни выделяемый ими яд. Беринг решил усовершенствовать свой метод. Он смешал кровь выздоровевших морских свинок с отцеженной жидкостью, содержащей дифтерийный токсин, и сделал инъекцию этой смеси здоровым морским свинкам — ни одна из них не заболела. Значит, решил Беринг, сыворотка крови животных, приобретших иммунитет, содержит в себе противоядие от дифтерийного яда, какой-то „антитоксин“.

Делая прививки сыворотки, полученной от переболевших животных, здоровым, Беринг убедился, что морские свинки получают иммунитет не только при заражении бактериями, но и при действии на них токсина. Позже он убедился, что эта сыворотка дает также лечебный эффект, то есть, если сделать прививку больным животным, те выздоравливают. В клинике детских болезней в Берлине, 26 декабря 1891 года, ребенку, умиравшему от дифтерии, сделали прививку из сыворотки переболевшей свинки, и ребенок выздоровел. Эмиль Беринг и его шеф — Роберт Кох одержали триумфальную победу над грозной болезнью. Теперь за дело вторично взялся Эмиль Ру. Делая прививки дифтерийного токсина лошадям в коротких интервалах времени, он постепенно добивался полной иммунизации животных. Потом он брал у лошадей по несколько литров крови, выделял из нее сыворотку, из которой стал делать прививки больным детям. Уже первые результаты превзошли все ожидания: смертность, достигавшая прежде при дифтерии от 60 до 70 %, упала до 1–2 %.

В 1901 году Беринг получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине – за работу по сывороточной терапии.

 

 

 

Источник: megaobuchalka.ru

Стадии фагоцитоза

Фагоцитоз имеет ряд последовательных этапов:

Обнаружение посторонних объектов, которое осуществляется с помощью специфических рецепторов расположенных на мембране фагоцита. Включение их происходит из-за выделения в области проникновения (воспаления) особых веществ активирующих макрофаги (гистамин, цитокины). Таким образом, клетки стремительно начинают приближаться к патогену, этот процесс называется хемотаксисом.

Происходит постепенное сцепление с «чужими» за счет фагоцитарных отростков – так совершается адгезия.

Через ряд реакций идет активация мембраны фагоцита (за счет протеинкиназы), которая необходима для дальнейшего переваривания агента.

Захват объекта фагоцитом – выделяют два вида погружения патогена в макрофаг:

• При первом варианте активируется актин-миозиновая система, которая стимулирует образование многочисленных псевдоподий, затем нейтрофилы окружают этими отростками инородное тело, и таким образом, он оказывается внутри фагоцита;
• при втором – формируется своеобразное углубление в области адгезии, которое постепенно увеличивается, пока захваченный объект полностью не окажется поглощенным клеткой.

Плазматическая мембрана окутывает чужеродное тело со всех сторон и представляет собой – фагосому.

Основной этап фагоцитоза, который поддерживает иммунитет и защищает его от проникших патогенных организмов – это непосредственное растворение чужеродных агентов. Внутри фагоцита находятся специфичные органеллы – лизосомы. Они содержат ферменты, способные расщеплять вредоносные тела. С помощью лизосом и завершается уничтожение агента.

Все продукты переваривания удаляются из клетки, путем выхода образовавшейся фаголизосомы через мембрану макрофага.

Так проходит фагоцитоз при наличии действующего иммунитета. Но есть случаи, когда система защиты не способна справится с множественными патогенными организмами, тогда развивается заболевание.

Незавершенный фагоцитоз

Описанный выше процесс называют завершенным фагоцитозом. Но существует и другой вариант исхода – это незавершенный фагоцитоз.

Попавший микроорганизм захваченный макрофагом не поддается действию лизосомальных ферментов и остается в клетке в спящем состоянии. Но при наступлении благоприятных условий он может выходить из нее и провоцировать различные болезни.

Внутриклеточный и внеклеточный пути фагоцитоза

Существует внутриклеточный и внеклеточный пути фагоцитоза.

1. При захвате чужеродного агента, в организме резко повышается потребность в кислороде, так как из него начинают формироваться активные формы (перекись водорода, гидроксильные радикалы). Они обладают токсичными свойствами, способными разрушать микроорганизмы – это кислородзависимый внутриклеточный фагоцитоз. При кислородНЕзависимом пути используются лизосомальные ферменты, протеазы, гидролазы.
2. Макрофаги в активном состоянии способны выделять оксид азота. Сначала он синтезируется внутри клетки, а высвобождается после встречи фагоцита с патогеном. Наличие опухолевого роста стимулирует выработку цитокинов, которые борются с раковыми клетками. Это внеклеточный путь фагоцитоза.

Учение Мечникова о защитных свойствах крови дало миру представление об иммунной системе, которая способна функционировать благодаря двум факторам: наличие клеточного иммунитета (лейкоцитарные клетки и их производные) и гуморального (антитела).

Какие клетки защищают наш организм? Еще И. И. Мечников выделял две группы клеток-защитников: макрофагоциты и микрофагоциты:

Макрофагоциты (моноциты и макрофаги)

Моноциты – это лейкоцитарные клетки, составляющие 4-11% от общего числа клеток крови. Они самые большие представители белой крови (10-12 мкм в диаметре). Внутри находится множество лизосом, что обуславливает их фагоцитарную активность.

Благодаря своим размерам моноциты уничтожают чужеродные тела большой величины, на что другие клетки не способны. Продолжительность жизни моноцитов составляет около 2-4 дней, после чего они не гибнут, а проникают через сосудистую стенку в ткани, где преобразуются в макрофаги-гистиоциты.

Макрофаги есть везде, во всех органах и тканях организма, оснащены выростами — псевдоподиями, которые необходимы при захвате чужеродных клеток, основная масса цитоплазмы заполнена лизосомами и фагосомами. Важная функция макрофагов — секреция лизоцима (бактерицидного средства).

Множество клеток в нашем организме каждый день отмирают – это естественный физиологический процесс, продукты апоптоза также поглощаются и растворяются внутри фагоцитов.

Микрофагоциты (нейтрофильные клетки)

Нейтрофилы – это полиморфноядерные гранулоциты, в диаметре около 7мкм. При воспалительных процессах они первые появляются в месте патологического очага и способны фагоцитировать бактерии и мелкие частицы. Сами нейтрофилы здесь и погибают, превращаясь в гнойную массу.

Сложно переоценить важность фагоцитарной системы, поскольку она выполняет не только очищение организма от чужеродных тел, но перенося на свою поверхность пептиды разрушенных антигенов, фагоциты стимулируют выработку стойкого иммунитета к этим микроорганизмам.

Источник: animals-world.ru