Фагоцитоз — механизм клеточного захвата¶
Фагоцитоз (от др.-греч. φαγεῖν — «пожирать» и κύτος — «клетка») — процесс захвата и переваривания клеткой крупных частиц: бактерий, вирусных агрегатов, остатков погибших клеток, чужеродных объектов. Является одной из ключевых форм внутриклеточного пищеварения и важнейшим механизмом врождённого иммунитета. Термин введён в 1882 году русским биологом Ильёй Мечниковым, за что он получил Нобелевскую премию по физиологии или медицине в 1908 году.
¶История открытия
В 1882 году И. И. Мечников, работавший в Одесской бактериологической станции, наблюдал за развитием личинок морского ежа и обнаружил, что клетки личинки активно захватывают и уничтожают введённые в неё частицы уголька. Мечников назвал эти клетки фагоцитами, а процесс — фагоцитозом. Он выдвинул теорию, согласно которой именно клеточный захват и переваривание патогенов составляют основу защитных сил организма.
Открытие Мечникова долгое время встречало сопротивление научного сообщества, прежде всего со стороны немецкой школы бактериологов. Споры о роли фагоцитоза в иммунитете продолжались до начала XX века, когда исследования Ильи Мечникова, Поля Эрлиха и других учёных подтвердили клеточную теорию иммунитета.
¶Клетки-фагоциты
В организме человека и других позвоночных к фагоцитам относятся:
- Макрофаги — крупные клетки соединительной ткани, происходящие из моноцитов крови. Поглощают бактерии, остатки погибших клеток, продукты распада. Способны к длительному существованию в тканях.
- Нейтрофилы — наиболее многочисленные лейкоциты крови. Первые приходят к очагу инфекции, активно фагоцитируют бактерии, но живут недолго (5–90 часов).
- Дендритные клетки — выполняют роль «дозорных», захватывают антигены и представляют их лимфоцитам, запуская адаптивный иммунный ответ.
- Моноциты — циркулируют в крови, при выходе в ткани превращаются в макрофаги.
- Микроглия — фагоциты центральной нервной системы, очищающие нервную ткань.
- Остеокласты — участвуют в перестройке костной ткани, фагоцитируя её минеральный и белковый матрикс.
- Эозинофилы — фагоцитируют крупные паразитарные структуры и участвуют в аллергических реакциях.
¶Механизм процесса
Фагоцитоз состоит из последовательных этапов:
- Хемотаксис — фагоцит движется в направлении источника сигнала: бактериальных продуктов, компонентов комплемента, цитокинов.
- Прикрепление — частица связывается с рецепторами поверхности фагоцита. Рецепторы распознают компоненты бактериальной стенки (липополисахариды), опсонины (антитела, комплемент) и «опознавательные знаки» собственных отмерших клеток.
- Погружение — мембрана фагоцита вытягивает отростки (псевдоподии), которые охватывают частицу. Мембраны смыкаются, и частица оказывается внутри клетки в пузырьке — фагосоме.
- Слияние с лизосомой — фагосома соединяется с лизосомами, формируя фаголизосому. В неё поступают ферменты (протеазы, липазы, нуклеазы), а также перекись водорода, ионы кислорода и азота.
- Переваривание — содержимое фаголизосомы разрушается за 30–60 минут.
- Представление антигена — фрагменты расщеплённого белка (пептиды) выставляются на поверхности фагоцита в комплексе с молекулами главного комплекса гистосовместимости (MHC-II). Это запускает адаптивный иммунный ответ с участием Т- и В-лимфоцитов.
¶Роль в иммунитете
Фагоцитоз выполняет несколько функций:
- Защитная — уничтожение патогенов, попавших в ткани.
- Очистка — удаление отмерших и повреждённых клеток собственного организма (апоптотических тел), что необходимо для нормального заживления.
- Иммунологическая — переработка и представление антигенов, без чего невозможна выработка специфического иммунитета.
- Регуляторная — фагоциты выделяют цитокины, направляющие развитие воспалительного ответа.
¶Фагоцитоз у других организмов
Клеточный фагоцитоз известен не только позвоночным. У одноклеточных организмов (амёб) фагоцитоз служит основным способом питания. У насекомых и других беспозвоночных фагоцитарные клетки участвуют в иммунных реакциях. У растений фагоцитоз не описан, их защита основана на других механизмах.
¶Нарушения фагоцитоза
Врождённые дефекты фагоцитарной системы приводят к тяжёлым рецидивирующим инфекциям. К ним относятся:
- Хронический гранулёматоз — фагоциты не могут генерировать активные формы кислорода, из-за чего бактерии не уничтожаются, а в тканях образуются гранулёмы.
- Синдром Чедиака–Хигаси — нарушение слияния лизосом с фагосомами.
- Лейкоз адгезии лейкоцитов — дефект миграции фагоцитов к очагу инфекции.
Приобретённые нарушения фагоцитоза наблюдаются при сахарном диабете, ВИЧ-инфекции, приёме иммуносупрессоров.
¶Значение
Открытие фагоцитоза стало основой современного понимания иммунитета. Фагоцитарные клетки используются в терапии: макрофаги-«дозорные» активно исследуются как переносчики лекарственных препаратов и компонентов вакцин. Механизмы фагоцитоза лежат в основе действия многих адъювантов и опсонизирующих антител.
¶Источники
- Мечников И. И. «Лекции о сравнительной патологии воспаления», 1892
- Мечников И. И. «Повествования о природе человека», 1903
- Атлас по иммунологии / под ред. Р. М. Хаитова, И. И. Ильина. — М.: ГЭОТАР-Медиа
- Ярилин А. А. «Иммунология». — М.: ГЭОТАР-Медиа
- Abbas A. K., Lichtman A. H. «Cellular and Molecular Immunology»