Лизировать опухолевые мишени известна давно.

Известно также, что мононуклеарные фагоциты, подобно другим клеткам системы иммунитета, могут оказывать как негативное, так и позитивное действие на рост опухоли.

Изучение мононуклеарных фагоцитов по сравнению с клетками других популяций киллерных клеток имеет сложности, обусловленные не только их функциональной и фенотипической гетерогенностью, что присуще и другим клеткам, но и их различиями в происхождении и локализации.

Объектом исследований в одних случаях являются моноциты периферической крови, в других - макрофаги, полученные в результате культивирования моноцитов (моноцитозависимые макрофаги), в третьих - резидентные макрофаги - макрофаги костного мозга и других тканей, головного мозга (клетки микроглии), печени (клетки Купфера), и в четвертых - макрофаги перитонеальной и плевральной полостей; очень редко исследуют дендритные клетки (ДК) -зависимые макрофаги.

К сложностям, обусловленным многообразием клеток, которые объединены в систему мононуклерных моноцитов, присоединяются еще трудности получения и выделения резидентных макрофагов различной локализации. Эти трудности существенно компенсируются возможностью исследования макрофагов, инфильтрирующих опухоль, что достаточно широко используют в различных экспериментах.

Нельзя не учитывать и еще одно важное обстоятельство, заключающееся в том, что оснований для заключения о полной и фенотипической идентичности этих различных мононуклерных фагоцитов нет, и это усложняет интерпретацию полученных результатов.

Взаимодействие маркофагов и опухолевых клеток

Изучение взаимодействия маркофагов и опухолевых клеток показало, что они не являются исключением и характер участия макрофагов во взаимодействии с опухолевыми клетками во многом зависит от свойств последних. Несколько неожиданным оказался еще один аспект этого взаимодействия - в отдельных случаях опухолевые клетки могут активировать макрофаги, выделяя различные стимулирующие факторы.

Во многих случаях убедительные доказательства участия мононуклеарных фагоцитов в опухолевом процессе получены при изучении моноцитов и макрофагов, инфильтрирующих опухоль, а также на основании анализа эффективности различной иммунотерапии и других видов терапии. Поэтому целесообразно выделить эти два вопроса в самостоятельные разделы.

Доказательства способности мононуклеарных фагоцитов лизировать опухолевые клетки получены при исследовании различных опухолей: меланомы, гепатоцеллюлярной карциномы, мезотелиомы, глиомы, карциномы молочной железы, желудка, кишечника, легкого, яичника и др.

Несомненно важная роль мононуклеарных фагоцитов в противоопухолевой защите во многом связана и с их способностью активно участвовать в формировании локального иммунитета. Этот хорошо известный общебиологический факт в полной мере проявляется и в борьбе с опухолевыми клетками.

Имеются доказательства того, что макрофаги занимают весьма существенное место и в борьбе с метастазами. Как известно, многие опухоли метастазируют в костный мозг. Появление отдельных опухолевых клеток, например карциномы органов желудочно-кишечного тракта, в костном мозгу может сопровождаться формированием метастазов, однако такие инвазивные клетки могут быть и уничтожены макрофагами.

Было показано, что различные изолированные клетки костного мозга человека, мышей и крыс очень быстро убивают опухолевые клетки. При последующем изучении этого в высшей степени интересного вопроса было установлено, что лизис опухолевых клеток не связан ни с резидентными макрофагами, ни с естественными киллерами (ЕК) .

Лизис в этих случаях осуществляют костномозговые гемопоэтические стволовые клетки (CD90), которые очень быстро дифференцируются в СD163-положительные клетки и осуществляют лизис как непосредственно контактируя с мишенями, так и продуцируя NO в результате активации iNOS. Из этих очень интересных данных следует, что способность гемопоэтических стволовых клеток быстро дифференцироваться в макрофаги позволяет им ограничивать экспансию микрометастазов в костный мозг. Это свидетельствует о роли макрофагов в локальной противоопухолевой защите.

Роль макрофагов в формировании локальной противоопухолевой защиты иллюстрируют и данные экспериментов с использованием внутрибрюшинного, подкожного и внутривенного введения опухолевых клеток и последующего изучения цитотоксичности клеток, изолированных из сальника.

В результате было показано, что макрофаги сальника мышей, иммунизированных как сингенными, так и аллогенными опухолями, проявляют цитотоксичность, которая предшествует цитотоксичности макрофагов перитонеальной полости, что наиболее четко проявляется в сингенной системе - факт, установленный только при внутрибрюшинном введении опухолевых клеток.

Эти данные были положены в основу гипотезы о том, что иммунологические реакции в условиях интраперитонеального введения опухолевых клеток инициируются в сальнике, что впоследствии приводит к формированию локального противоопухолевого иммунитета.

Несмотря на очевидные доказательства участия мононуклеарных фагоцитов как в системном, так и в локальном иммунологическом ответе, многое в этом вопросе остается неясным. Например, в высшей степени интересное и важное положение, высказанное S. Adamas еще 20 лет тому назад, что макрофаги выполняют различные функции на каждой стадии их активации и могут влиять на разные стадии опухолевого процесса, осталось практически не раскрытым.

С большой степенью вероятности можно говорить о том, что только при таком подходе, как учет фенотипа, локализации, функциональной активности мононуклерных фагоцитов, стадии процесса и биологии опухолевой клетки может быть внесена ясность во многие, иногда и противоречивые вопросы.

Подтверждением того, что мононуклерные фагоциты различного происхождения и локализации (а нередко и в пределах локализации в одном органе) различаются функционально и фенотипически, могут быть следующие факты.

Соответствующие данные были получены сравнительно давно, но предметом интенсивного изучения этот вопрос становится лишь в последние годы. Еще в 1987 г. было показано, что в ответ на внутрибрюшинное введение клеток липосаркомы, во-первых, резко увеличивается количество макрофагов перитонеальной полости, а во-вторых, по характеру ответа макрофагов можно выделить четыре типа: макрофаги экссудата, резидентные макрофаги, резидентные макрофаги экссудата и пероксидазонегативные макрофаги.

В последующие дни после перевивки перераспределяется состав мононуклеарных фагоцитов и увеличивается их количество в экссудате. Изучение цитотоксичности этих клеток после введения клеток липосаркомы показало, что в основном она была одинаковой, не коррелировала с каким-либо выявленным субтипом, за исключением макрофагов, негативных по пероксидазе, цитотоксичность которых различалась.

Исследование цитотоксичности альвеолярных макрофагов (лаваж) в отношении клеток рака легкого до и после лечения IFNy показало, во-первых, что сравнительно небольшой процент общего пула макрофагов проявляет цитотоксичность, а во-вторых, цитотоксичность большого количества макрофагов не активировалась IFNy и лишь небольшой процент макрофагов независимо от активации IFNy лизировал опухолевые клетки и этот лизис был опосредован выделением TNFa и NO. Все приведенные факты свидетельствуют о гетерогенности популяции альвеолярных макрофагов.

Сравнительная оценка цитотоксического и цитостатического действия мононуклеарных фагоцитов асцитической жидкости и моноцитов периферической крови больных раком легкого показала следуюидее. В асцитической жидкости было больше клеток с фенотипом CD14brightCD16+, чем в крови, большее количество клеток, экспрессирующих HLA-DR, а обработка IFNy активировала как цитостатическое, так и цитотоксическое действие именно CD14brightCD165+ макрофагов асцитической жидкости.

Зависимость характера влияния мононуклеарных фагоцитов от локализации очень наглядно иллюстрируют опыты с изучением микроглии - макрофагов головного мозга, инфильтрирующих глиому, которая, как известно, относится к высокоагрессивным опухолям.

Исследования показали, что основным хемоаттрактантом, который обеспечивает инфильтрацию глиомы крыс, является МСР-1. В опытах in vitro МСР-1 не влиял на рост опухоли, однако интрацеребральная трансфекция гена МСР-1 усиливала рост глиомы CNS-1 in vivo. Из этого следует вывод авторов о том, что МСР-1 необходим клеткам микроглии для их привлечения к глиоме, что в большей степени сопровождается усилением роста глиомы, чем ее ингибицией.

Приведенные данные наглядно показывают, что локализация мононуклеарных моноцитов отражается на их функциональной активности, фенотипе и интенсивности ответа на стимуляцияю IFNy.

В высшей степени интересным и важным представляется вопрос о том, каким образом биологические особенности опухолевых клеток влияют на макрофаги (супрессирующее влияние будет рассмотрено в третьей части монографии).

Исследование цитотоксичности перитонеальных макрофагов хомячков в отношении клеток двух линий меланомы (пигментной и безпигментной) показало, что макрофаги осуществляли лизис клеток безпигментной меланомы, что сопровождалось увеличением продукции IL-10 и NO. Подобный эффект не зарегистрирован в отношении клеток пигментной меланомы. Было также показано, что особенности меланомы определяют и ее чувствительность к TNFa и IL-6.

Много фактов, свидетельствующих о противоопухолевом эффекте NO, получены I. Fidler и соавторами.

В частности, показано, что, во-первых, трансфекция гена iNOS в опухолевые клетки рака почек может снижать количество метастазов, во-вторых, показана обратная корреляция между продукцией эндогенного NO и способностью клеток меланомы линии К-1735 к выживаемости (у сингенных мышей) и развитию метастазов.

Далее, изучение клеток различных линий меланом относительно их чувствительности к макрофагам под влиянием TGFP показало, что макрофаги лизируют клетки различных линий, однако наибольшей чувствительностью отличаются клетки линии B16BL6, в меньшей степени - B16F10 и еще меньше - B16F1. Таким образом, есть основания говорить о разной чувствительности, в частности клеток меланомы к лизису макрофагами. Выяснение причин такой неодинаковой чувствительности представляется весьма важным.

Чувствительность клеток к действию макрофагов

Заслуживают внимания и данные о динамике чувствительности нормальных мезотелиальных клеток и клеток мезотелиомы к действию макрофагов. Оказалось, что нормальные нетрансформированные клетки линий IAR-2 и Rat-1 были мало чувствительны к действию макрофагов; такая чувствительность была еще меньше выражена у трансформированных клеток.

Некоторые опухолевые клетки могут экспрессировать хемокины и их рецепторы. Изучение последних на клетках различных форм рака желудка (диффузная и интестициальная) показало, что эти клетки различаются по характеру экспрессии хемокинов. Клетки обоих форм экспрессировали CXCL-8 (IL-8) с превалированием на клетках диффузной формы рака; CXCL-1 - исключительно клетки диффузной формы (опухолевые клетки экспрессировали и рецепторы хемокинов), а перитуморальные макрофаги - CXCL-10 и CXCL-9 - хемоаттрактанты для Т-лимфоцитов.

Объяснением этих фактов может служить то, что взаимодействие опухолевых клеток с инфильтрирующими макрофагами индуцирует различные сигналы как в опухолевых клетках, так и в макрофагах. Такие сигналы могут активировать опухолевые клетки, которые приобретают способность выполнять роль хемоаттрактантов.

В связи с этим становится понятным, почему высокую инвазивность приобретают именно клетки диффузного рака, которые практически постоянно экспрессируют CD8 и CXCL-1. Полученные данные позволяют предположить, что взаимодействие различных опухолевых клеток и макрофагов может иметь различные последствия.

Более того, при взаимодействии макрофагов и опухолевых клеток экспрессия мРНК IL-8 наблюдалась исключительно в опухолевых клетках, что очень убедительно показано при исследовании макрофагов, инфильтрирующих ткань немелкоклеточного рака легкого человека; повышение уровня экспрессии в определенной степени связано с активацией NF-kappaB, которая увеличивается как в макрофагах, так и в опухолевых клетках.

Особого внимания не только из-за своей новизны, но и вследствие неординарности результатов заслуживают данные экспериментов, из которых следует, что в ряде случаев опухолевые клетки могут индуцировать активность макрофагов. На модели глиомы было показано, что IFNP усиливает цитотоксичность макрофагов против клеток глиомы.

Наряду с этим сокультивирование клеток глиомы с макрофагами позволяет выявить, что опухолевые клетки выделяют фактор, усиливающий цитотоксичность макрофагов. Не менее впечатляющими являются и данные о том, что сокультивирование различных опухолевых клеток (рак кишечника, матки) с макрофагами in vitro активирует макрофаги и это сопровождается не только увеличением продукции TRAIL, но и усилением экспрессии рецепторов смерти (DR-4 и DR-5) опухолевыми клетками.

Нетрадиционными представляются и следующие данные. Уже отмечалось, что для привлечения макрофагов к участку развития опухоли, так же, как и других клеток, необходимо наличие хемоаттрактантов.

Оказалось, что трансфекция гена GM-CSF в клетки карциномы кишечника KM12SM сопровождается накоплением макрофагов и нейтрофилов - результат секреции хемоаттрактанта макрофагов МСР-1, который усиливает привлечение мононуклеарных клеток, экспрессию адгезивных молекул макрофагами и усиление контактзависимого лизиса опухолевых клеток.

Изучение взаимодействия опухолевых клеток и мононуклеарных фагоцитов (моноциты и моноцитозависимые макрофаги) на специально разработанной для этой цели модели дало возможность выявить, что такое совместное культивирование изменяет некоторые фенотипиче-ские особенности как опухолевых клеток, так и мононуклеарных фагоцитов. На моноцитах повышается уровень экспрессии CD16 (FcyRIII), CD54, CD68 и CD86, на некоторых опухолевых клетках - CD11a, CD58 и на всех взаимодействующих клетках - TNFaRII и HLA-DR (рис. 27).

Рис. 27. Изменение фенотипических особенностей макрофагов/моноцитов и опухолевых клеток при их совместном культивировании

Аналогичные изменения наблюдали и на моноцитозависимых макрофагах, однако при этом имели место и некоторые отличия, которые проявлялись в том, что только контакт с моноцитами (но не с моноцитозависимыми макрофагами) сопровождался усилением Fas/FasL взаимодействия.

Эти данные указывают не только на возможность модификации иммунофенотипа, как мононуклеарных фагоцитов, так и опухолевых клеток в условиях их взаимодействия, но и еще раз подтверждают, что полной идентичности фенотипических особенностей мононуклеарных фагоцитов различной локализации нет.

Следует обратить внимание еще на один факт, который имеет важное значение для проведения работ на разных экспериментальных моделях опухолевого процесса с использованием мышей различных линий, так как установлено, что макрофаги мышей различных линий различаются по способности продуцировать Н2O2 и метаболиты арахидоновой кислоты.

А именно: макрофаги мышей линии SENAR более чувствительны к действию канцерогенов, в частности химических, и выделяют значительно меньше указанных продуктов, чем

- (моно + лат. nuclearis ядерный; син. клетка мононуклеарная) общее название одноядерных клеток крови … Большой медицинский словарь

- (Моно + лат. nuclearis ядерный; син. клетка мононуклеарная) общее название одноядерных клеток крови. Мононуклеар атипичный см. Мононуклеар базофильный. Мононуклеар базофильный (син. М. атипичный) крупный полиморфный М., напоминающий лимфоцит,… … Медицинская энциклопедия

МИЕЛОБЛАСТЫ - МИЕЛОБЛАСТЫ, материнская форма зернистых лейкоцитов. Носит различные названия: большой лимфоцит Эрлиха, миело бласт Негели Шридде Моссе (Nageli, Schrid de, Mosse), базофильный миелоцит Домини чи(Dominici), лимфоидоцит, лейкобластПап пенгейма… … Большая медицинская энциклопедия

I Перикардит (pericarditis; анат. pericardium околосердечная сумка + itis) воспаление серозной оболочки сердца. В клинической практике к П. относят нередко и такие поражения Перикарда, в частности при заболеваниях крови и опухолях, которые в… … Медицинская энциклопедия

МНК многозначная аббревиатура: Метод наименьших квадратов. Международный нефтяной картель (создан в 1928). Метод неразрушающего контроля. Мировой нефтяной конгресс. Мононуклеарная клетка, см. также ДНК. Молодёжный националистический… … Википедия

МНК - метод наименьших квадратов МНК многонациональная компания многонациональная корпорация мультинациональная корпорация организация МНК Мяжейкяйский нефтеперерабатывающий комплекс Литва, энерг.

От способности мононуклеарных фагоцитов удалять стимулы воспаления зависит исход воспалительной реакции: либо ее разрешение, либо прогрессирование с более выраженным проявлением заболевания. В области воспаления мононуклеарные фагоциты имеют три различающиеся, но взаимосвязанные функции.

Распознавание и удаление воспалительных стимулов

Мононуклеарные фагоциты обладают рядом специальных механизмов распознавания, удаления и разрушения различных стимулов, которые способны нарушать гомеостаз организма. Против инфекционных агентов фагоциты используют цитотоксические механизмы. К ним относится образование веществ, содержащих реактивный кислород (гидроксильные ионы, супероксидные радикалы и перекись водорода). Показано, что их продукция тесно связана со способностью мононуклеарных фагоцитов экспрессировать внеклеточные цитотоксические и цитоцидные свойства. Затем патогены фагоцитируются лизосомной системой клеток; комбинированное действие различных гидролизирующих ферментов этой системы приводит к эффективному разрушению поглощенного материала.

Ряд специализированных рецепторных систем мононуклеарных макрофагов облегчает

распознавание и фагоцитарное удаление стимулов воспаления. В этом процессе особо важную роль играют продукты Т- и В-лимфоцитов (рис. 31). Антитела, синтезируемые В-лимфо- цитами, связывают антигены с образованием иммунных комплексов. У мононуклеарных фагоцитов выявлено несколько (по крайней мере три) различных типов высокоаффинных рецепторов для комплекса антиген-антитело, которые обеспечивают их распознавание и удаление с помощью фагоцитоза. Поскольку они распознают Fc-фрагменты иммуноглобулинов иммунных комплексов и в некоторых случаях Fc-фрагменты свободных антител, их называют Fc-рецепторами. Другим лигандом для стимуляции фагоцитоза являются иммунные комплексы, активированные комплементом, которые связывают рецепторы для СЗЬ.

Связывание воспалительных стимулов специфическими рецепторами мононуклеарных фагоцитов инициирует процесс фагоцитоза. Фагоцитоз характеризуется инвагинацией той части плазматической мембраны, к которой присоединяется воспалительный стимул. Этот процесс опосредуется координированной деятельностью группы сократительных белков,

лейкоциты

Лимфоциты

Рис. 31. Реакции мононуклеарных фагоцитов на продукты иммунных ответов в области воспаления.

Лимфоциты, отвечающие на иммуногенные воспалительные стимулы, продуцируют лимфокины и антитела, которые формируют иммунные комплексы. Иммунные комплексы генерируют хемотаксические стимулы, привлекающие ПМН и мононуклеарные фагоциты в область воспаления. Фагоцитирующие клетки поглощают иммунные комплексы, которые затем деградируют. Чрезмерная стимуляция фагоцитирующих клеток лимфокинами или иммунными комплексами ведет к выделению ряда медиаторов воспаления, в том числе протеиназ, вызывающих разрушение тканей. Кроме того, мононуклеарные фагоциты выделяют факторы, стимулирующие активность лимфоцитов, а также пролиферацию соединительной ткани в фиброз.

	І

весьма напоминающих аналогичные белки гладких мышц. В фагоцитирующих клетках, особенно на периферии цитоплазмы, содержится большое количество актина и миозина. Эти белки, как и некоторые регуляторные белки, были выделены в чистом виде из альвеолярных макрофагов. Установлено, что образование псевдоподий, формирующихся вокруг воспалительных стимулов, связано с мобилизацией ионов кальция, которые стимулируют энергозависимую сборку и функционирование сократительных белков. Окруженный псевдоподиями стимулятор фагоцитоза оказывается в вакуоли, называемой фагосомой, которая направляется к лизосомам. Все эти процессы возможны лишь при наличии интактных микротрубочек. Лизосомы макрофагов содержат большое количество разнообразных протеиназ, гликозидаз и липаз с высокой специфической активностью. Эти ферменты необходимы для быстрого внутриклеточного разрушения поглощенных веществ. Кроме фагоцитоза, моно- нуклеарные фагоциты способны к эндоцитозу жидкости (пиноцитозу), осуществляемому специфическими и неспецифическими механизмами. Установлено, что макрофаги перитонеальной полости мышей интернализируют площадь плазматических мембран (эквивалента их общей площади) каждые 35 мин; скорость значительно возрастает при стимуляции моно-нуклеарных фагоцитов воспалительными стимулами.

У мононуклеарных фагоцитов определены разнообразные эндоцитарные функции, независимые от продуктов активированных лимфоцитов. В легких альвеолярные макрофаги посредством фагоцитоза удаляют ряд токсических и инертных частиц. Длительный контакт с некоторыми веществами, такими как кремний или асбест, может привести к хроническим легочным воспалительным заболеваниям, частично опосредуемым веществами, выделяемыми макрофагами. Мононуклеарные фагоциты могут также участвовать в развитии атеросклероза. Накопление измененных липопротеинов низкой плотности в мононуклеарных фагоцитах происходит с участием специфических рецепторов и приводит к образованию пенистых клеток, нагруженных эфиром холестерина. Наличие таких клеток является характерным признаком атеросклеротических бляшек.

Непереваренные вещества остаются во вторичных лизосомах мононуклеарных фагоцитов в месте их первоначального взаимодействия
(татуировка - типичный пример); альтернативный этому вариант- миграция клеток из организма через дыхательную систему или пищеварительный тракт. Кроме того, некоторые популяции мононуклеарных фагоцитов обладают специализированными функциями, представляя воспалительный стимул в виде иммуногена клеткам лимфоидной системы. Лимфоциты отвечают на иммуноген образованием специфических веществ, а именно лимфокинов и антител, которые облегчают функцию мононуклеарных фагоцитов при последующих встречах с иммуногеном.

Презентация антигенов Т-лимфоцитам: запуск афферентного звена иммунной системы

В последние годы было установлено, что мононуклеарные фагоциты играют решающую роль в представлении иммуногена лимфоцитам. И хотя точные механизмы, лежащие в основе презентации, остаются неясными, известно, что в физиологических условиях им-муноген связан с мононуклеарными фагоцитами и что между клеткой, несущей иммуно-ген, и лимфоцитом возникает прямой физический контакт.

На рис. 32 показана последовательность представления антигена мононуклеарными фагоцитами лимфоцитам, а также последующие события в иммунной системе. Представление антигена возможно при сингенности мононуклеарных фагоцитов и лимфоцитов. Кроме того, для представления необходима прямая или непрямая связь между иммуногеном и антигенами 1а. Показано, что антитела к антигенам 1а подавляют распознавание Т-лимфоцитами иммуногена, связанного с мононуклеарными фагоцитами.

Не все мононуклеарные фагоциты имеют на своей поверхности la-антигены; их количество зависит не только от ткани, в которой они находятся, но и от локального микроокружения в данный момент времени. Вполне вероятно, что лимфоциты, отвечающие на

представленный им антиген, могут в свою очередь увеличивать количество мононуклеарных фагоцитов, несущих la-антиген. Мононуклеарные фагоциты осуществляют также генетический контроль за развитием иммунного ответа. Этот контроль зависит от возможности мононуклеарных фагоцитов экспресси-ровать соответствующие la-антигены, что спо-

Лимфоиты

Комплексы Растворимые антиген - антитело г радулы

Дифференциация

Антителообразующая клети

Рис. 32. Представление мононуклеарными фагоцитами иммуногенов лимфоцитам.

собствует клональной экспансии Т- и В-лим- фоцитов для обеспечения синтеза лимфокинов и антител.

Секреторная активность мононуклеарных фагоцитов

Многогранное участие мононуклеарных фагоцитов в защите организма и в хроническом воспалении требует от них величайшей функциональной подвижности при взаимодействии с другими типами клеток, компонентами соединительной ткани и воспалительными стимулами во внеклеточной среде. В связи с этим мононуклеарные фагоциты синтезируют и сек- ретируют большое количество биологически активных медиаторов (табл. 4). Выделение таких медиаторов происходит не одновременно: они секретируются по мере выполнения тех
функций, которые необходимы мононуклеар- ным фагоцитам на данной стадии воспалительного процесса. Совершенно очевидно, что продукты секреции имеют важное значение для облегчения удаления патогенных организмов и других стимулов воспаления, а также для усиления процессов репарации и устранения возникших повреждений. Возможно, что некоторые аспекты хронических воспалительных процессов должны учитываться в связи с аберрантной секрецией различных продуктов мононуклеарных фагоцитов. Некоторые продукты секретируются мононуклеарными фагоцитами постоянно, в том числе ферменты лизо-цим и липопротеинлипаза, тогда как другие выделяются лишь при воздействии на мононуклеарные фагоциты воспалительными стимулами или продуктами иммунных реакций (рис. 33).

Таблица 4. Секреторные продукты мононуклеарных фагоцитов

Гидролитические ферменты ЛИзоцим

Нейтральные протеазы Лизосомные гидролазы Липопротеиновая липаза

Ингибиторы протеолитических ферментов а2-Макроглобулин агПротеазный ингибитор

Факторы, изменяющие клеточную пролиферацию Колониестимулирующий фактор Фактор созревания тимуса Ангиогенный фактор Стимулятор пролиферации фибробластов Интерлейкин-1 Фактор-антагонист глюкокортикоидов Фибронектин Ростовой фактор, происходящий из тромбоцитов Эритропоэтин

Факторы, нарушающие жизнеспособность инфекционных

агентов и эукариотических клеток

Перекись водорода

Гидроксильные радикалы

Интерферон

Листерицидный фактор

Белок, связывающий витамин В12

Фактор некроза опухоли

Факторы, имеющие отношение к гуморальным медиаторам воспаления

Все компоненты альтернативного пути и ранние компоненты классического пути комплемента Прокоагулянтный фактор Свертывающий фактор

Интерлейкин-1

Первоначально интерлейкин-1 был охарактеризован как секреторный продукт мононуклеарных фагоцитов с молекулярной массой 18 000 дальтон, который опосредует ряд важных биологических эффектов этих клеток (см. главу 15). Как показывают исследования in vitro, эти эффекты включают следующее: стимуляцию пролиферации тимоцитов; образование интерлейкина-2 лимфоцитами; пролиферацию фибробластов; синтез хондроцитами и синовиоцитами нейтральной протеиназы, а также простагландинов и протеиназы; синтез гепатоцитами белка острой фазы; хемотаксис лейкоцитов; резорбцию костей. In vivo интерлейкин-1 вызывает лихорадку, изменение уровней ионов металлов и повышение уровня белка острой фазы. Недавно были получены в чистом виде по крайней мере две формы человеческого интерлейкина-1 и идентифицированы два гена человека, которые кодируют молекулы, обладающие активностью интерлейкина-1.

Гидролитические ферменты

Гидролитические ферменты, секретируемые мононуклеарными фагоцитами в ответ на воспалительные стимулы (иммунные комплексы, лимфокины), возможно, играют важную роль в развитии повреждений при хроническом вос-

палении. Эти ферменты, включающие активатор плазминогена, эластазу и коллагеназу, вероятно, обусловливают деградацию и повреждение тканей, а также ускорение обмена соединительной ткани, что сопровождается удалением продуктов распада и заживлением зон воспаления.

Факторы клеточной пролиферации и дифференциации

Характерной чертой многих хронических воспалений является местная пролиферация тканей, связанная с очагами активированных лимфоидных клеток. Ярким примером такого процесса может служить пролиферирующий синовиальный паннус сустава при ревматоидном артрите. В подобных условиях растворимые факторы, включая интерлейкин-1 и ростовой фактор тромбоцитов, которые секрети- руются мононуклеарными фагоцитами, могут стимулировать пролиферацию как лимфоцитов (с последующим синтезом антител и лим- фокинов), так и фибробластов, впоследствии синтезирующих коллагеназу и компоненты соединительной ткани. Этому предположению соответствует наблюдение отмены гиперсенси- тивности замедленного типа веществами, избирательно токсичными для мононуклеарных фагоцитов, а также нарушения заживления ран у экспериментальных животных после введения антимакрофагальной сыворотки.

Прокоагулянты

При реакциях повышенной чувствительности замедленного типа и отторжении аллогенной ткани, а также при экспериментальном аллергическом энцефаломиелите и реакции Шварцмана часто наблюдается отложение фибрина. В недавних исследованиях показано, что образование фибрина в зонах поражения может инициироваться прокоагулянтной активностью, исходящей из мононуклеарных фагоцитов. Выделение такого прокоагулянтного фактора, по-видимому, зависит от сигнала Т-лимфоцй- тов. Мононуклеарные фагоциты могут также инициировать удаление фибрина, секретируя активатор плазминогена. Важное значение имеет тот факт, что прокоагулянтная активность является продуктом моноцитов, вновь прибывших к месту воспаления, тогда как активатор плазминогена синтезируется более дифференцированными макрофагами, которые вызревают под действием лимфокинов или других стимулов, присутствующих в очаге воспаления.

Продукты окисления арахидоновои кислоты

В фосфолипидах мононуклеарных фагоцитов содержится необычно большое количество арахидоновои кислоты, и, как выяснилось в последние годы, эти клетки обладают значительным потенциалом синтеза простагланди-нов и лейкотриенов. Их синтез усиливается при экспозиции макрофагов с воспалительными стимулами, включая иммунные комплексы. На основании этого открытия и уже известных эффектов экзогенных простагландинов (особенно серии Е), подавляющих различные эф- фекторные функции лимфоцитов, было выдвинуто предположение относительно способности простагландинов мононуклеарных фагоцитов действовать в качестве ингибиторных модуляторов функции лимфоцитов in vivo. Это предположение подтвердили клинические исследования, где было показано повышение иммунного ответа при использовании ингибиторов синтеза простагландинов (индомета- цин). Предполагается, что мононуклеарные фагоциты вносят свой вклад в опосредование повышенной чувствительности немедленного типа, поскольку они синтезируют лейкотриены В4 и С4. Известно, что лейкотриены входят в состав медленно реагирующей субстанции анафилаксии (см. главу 10).

Метаболиты кислорода

Во время метаболического взрыва, сопровождающего взаимодействие макрофагов с фагоцитируемыми и другими стимулами, образуется ряд потенциально токсичных метаболитов кислорода. Обладая исключительно короткой жизнью, они могут опосредовать некоторые важные функции, в том числе клеточно-зависимую цитотоксичность по отношению к опухолевым клеткам и инфекционным агентам, инактивацию некоторых белков (ингибитор а-1- протеиназы) и образование хемотаксических стимулов при перекисном окислении ненасыщенных жирных кислот, в частности арахидоновои кислоты.

Комплемент

Белки системы комплемента содержат более 20 молекул (см. главу 12), которые активируются по принципу каскада после взаимодействия с иммунными комплексами или же непосредственно воспалительными стимулами. Продукты активации комплемента усиливают

функцию фагоцитов, стимулируя хемотаксис и фагоцитоз, а также выделение из них медиаторов. Большое функциональное значение имеет секреция многих компонентов комплемента моноцитами периферической крови человека.

Рис. 7.1. Мононуклеарная фагоцитарная система

Мононуклеарная фагоцитарная (МФ) система - это совокупность клеток, происходящих из моноцитов, обладающих фагоцитарной активностью. Кроме того, к фагоцитирующим клеткам относятся полинуклеарные фагоциты (ПМЯЛ) - нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, микроглия (на рис. затушеваны).

Важную роль в механизмах неспецифичкской защиты играют также ретикулярные, эндотелиальные клетки, которые не выполняют фагоцитарной функции, а поддерживают целостность лимфоидной ткани и кровеносных сосудов (Эндотелиальные клетки выстилают сосуды, ретикурные является основой кроветворных органов, образуются из мезенхимы).

Фагоцит, описанный И.И. Мечниковым, состоит из 7 следующих фаз:

1) Хемотаксис - движение клеток в направлении градиента молекул, выделенных микроорганизмами.

Хемотаксические факторы упорядочивают движения фагоцитов. Они воздействуют на специфические рецепторы на плазмолемме фагоцитов стимуляция которых передается на элементы его цитоскелета и изменяет экспрессию адгезивных молекул. Вследствие этого формируются псевдоподии, которые обратимо прикрепляются к элементам соединительной ткани, что обеспечивает направленную миграцию клеток.

2) Адгезия (прикрепление) клетки к объекту фагоцитоза Происходит при взаимодействии её рецепторного аппарата с молекулами на поверхности бактерии. Протекает в две стадии: -обратимая и непрочная -необратимая, прочная.

3) Захват бактерии клетки с формированием фагосомы Псевдоподии охватывают бактерию, заключая ее в мембранный пузырек - фагосому. Если бактерия инкапсулирована, то на нее садятся IgG или СЗВ. В таком случае бактерия опсонизирована.

4) Слияние гранул нейтрофила с фагосомой с образованием фаголизосомы Содержимое гранул выливается в просвет фаголизосомы (рН кислая).

5) Повреждение и внутриклеточное переваривание бактерии Гибель бактерии наступает вследствие действия на нее антимикробных веществ, далее он подвергается перевариванию лизосомальными ферментами. Бактерицидный эффект усиливается действием токсичных реактивных биоокислителей (перикисью водорода, молекул. Кислородом, супероксидными радикалами, гипохлоритом...)

Гидрофобность

Рис. 7.2. Схема фаго

Рис. 7.2. Схема фагацитоза

Фагоцитоз, являясь механизмом неспецифической защиты (фагоцитироваться могут любые инородные частицы независимо от наличия иммунизации), в то же время способствует иммунологическим механизмам защиты. Это связано, во-первых, с тем, что поглощая макромолекулы и расщепляя их, фагоцит как бы раскрывает структурные части молекул, отличающиеся чужеродностью. Во-вторых, фагоцитоз в условиях иммунологической защиты протекает быстрее и эффективнее. Таким образом, явление фагоцитоза занимает промежуточное место между механизмами специфической и неспецифической защиты. Это еще раз подчеркивает условность деления механизмов защиты клеточного гомеостаза на специфические и неспецифические.

Нефагоцитарный механизм разрушения микробов характерен для ситуаций, когда микроорганизмы имеют столь большие размеры, что клетки не могут их поглощать. В таких случаях фагоциты скапливаются вокруг бактерии и выбрасывают содержимое своих гранул, уничтожая микроб большими концентрациями антимикробных веществ.

Воспалительная реакциия также относится к клеточным неспецифическим реакциям. Она является эволюционно выработанным процессом защиты внутренней среды от проникновения чужеродных макромолекул, поскольку внедрившиеся в ткань чужеродные начала, например, микроорганизмы, фиксируются в месте внедрения, разрушаются и даже удаляются из ткани во внешнюю среду с жидкой средой очага воспаления - экссудатом. Клеточные элементы как тканевого происхождения, так и выходящие в очаг из крови (лейкоциты), образуют вокруг места внедрения своеобразный защитный вал, препятствующий распространению чужеродных частиц по внутренней среде. В очаге воспаления особенно эффективно протекает процесс фагоцитоза

Гуморальные факторы внутренней среды, обеспечивающие механизмы неспецифической защиты, представлены пропердиновой системой и системой комплемента, осуществляющие лизис чужеродных клеток. При этом система комплемента, хотя и может активироваться неиммунологическим путем, обычно вовлекается в иммунологические процессы и поэтому скорее должна относиться к специфическим механизмам защиты.

Рис.7.3. Система комплемента.

Пропердиновая система реализует свой защитный эффект независимо от иммунных реакций.

К числу гуморальных факторов неспецифической защиты относят также содержащиеся в плазме крови и тканевой жидкости лейкин ы, плакины, бетализины, л и з о ц м и т.д.. Лейкины выделяются лейкоцитами, плакины - тромбоцитами крови, они оказывают отчетливое бактериолитическое действие. Еще большим литическим эффектом на стафилококки и анаэробные микроорганизмы обладают бета-лизины плазмы крови. Содержание и активность этих гуморальных факторов не меняются при иммунизации, что дает основание считать их неспецифическими факторами защиты. К числу последних следует также отнести и довольно большой спектр веществ тканевой жидкости, обладающих способностью подавлять ферментативную активность микроорганизмов и жизнедеятельность вирусов. Это ингибиторы гиалуронидазы, фосфолипаз, коллагеназы, плазмина и интерферон лейкоцитов.

Все компоненты филогенетически более древние средства защиты организма (по сравнению с иммунной системой), которые без участия лимфоцитов и антител могут действовать на широкий спектр возбудителей инфекций.

Система резистентности активируется индукторами воспаления и подавляется его ингибиторами. По сравнению с иммунитетом система неспецифической резистентности значительно варьирует в зависимости от временных и индивидуальных различий. Синтез всех компонентов генетически детерминирован, они присутствуют в организме к моменту рождения. Благодаря сбалансированности иммунной системы и системы неспецифической резистентности достигается сохранение индивидуальной целостности высокоразвитого организма. С другой стороны, частичные дефекты и нарушения механизмов регуляции приводят к многочисленным заболеваниям.

Фагоцитарная система . Под фагоцитозом понимают активное поглощение клетками твердого материала. У одноклеточных этот процесс служит в основном для питания. У многих многоклеточных организмов, включая человека, фагоцитоз служит фундаментальным механизмом противоинфекционной защиты. Фагоциты представляют собой клетки с особо выраженной способностью к фагоцитозу. Морфологически и функционально различают моноцитарные (макрофаги) и гранулоцитарные (гранулоциты и микрофаги) компоненты фагоцитарной системы. Всем фагоцитам присущи следующие функции:
- миграция и хемотаксис ;
- адгезия и фагоцитоз;
- цитотоксичность;
- секреция гидролаз и других биологически активных веществ.

Мононуклеарные фагоциты способны к ограниченной пролиферации вне костного мозга, к синтезу и секреции многочисленных белков, участвуют в процессах дифференцировки и созревания тканей. Кроме того, макрофаги являются антиген-презентирующими клетками, т. е. перерабатывают и представляют антиген для распознавания клетками иммунной системы и тем самым запускают механизм иммунной реакции.

Гранулоцитарная система фагоцитоза . Гранулоциты генерируют в процессе гранулопоэза в костном мозге. Для них характерно большое количество гранул в цитоплазме, по способности к окрашиванию которых различают базофильные, эозинофильные и нейтрофильные гранулоциты. С позиции оценки системы резистентности человека огромное значение имеют полиморфно-ядерные нейтрофилы (ПМН), что определяется как их количеством, так и функцией. Время созревания ПМН в костном мозге составляет от 8 до 14 дней. Затем они поступают в кровь зрелыми, неспособными к делению клетками диаметром 10-12 мкм со сложным сегментированным ядром. Многие клетки содержат заметные количества слабо азурофильных цитоплазматических гранул, а также складчатую мембрану. Через несколько часов полиморфно-ядерные нейтрофилы выходят из кровеносного русла в интерстициальное пространство и погибают через 1-2 дня. Разные типы гранулоцитов участвуют во всех формах воспаления и играют при этом ведущую роль. Тесная взаимосвязь выявляется между макрофагами и полиморфно-ядерными нейтрофилами, а также эозинофильными и базофильными гранулоцитами. Полиморфно-ядерные нейтрофилы представляют собой основной компонент лейкоцитов крови человека. Ежедневно из костного мозга в кровь выходит очень много полиморфно-ядерных нейтрофилов, а при острых инфекциях это количество может возрастать в 10-20 раз, при этом в крови появляются и незрелые формы (сдвиг формулы крови влево). Размеры миелопоэза определяются и регулируются специфическими факторами роста гранулоцитов, продуцируемых периферическими гранулоцитами и макрофагами. Выход из костного мозга и скопление клеток в очаге воспаления регулируются факторами хемотаксиса. ПМН играют определяющую роль в противоинфекционной защите, которая осуществляется в организме непрерывно, поэтому перманентный агранулоцитоз не совместим с понятием живой функционирующий организм. Активность ПМН тесно связана с гранулами, содержимое которых представлено ферментами и другими биологически активными веществами. На стадии промиелоцита в цитоплазме клетки появляются первичные азурофильные гранулы, у миелоцита выявляют также так называемые вторичные (специфические) гранулы. Эти формы можно различить при электронной микроскопии и разделить при фракционировании субклеточных структур. Препаративное ультрацентрифугирование позволило выявить также фракцию малых гранул, соответствующих лизосомам полиморфно-ядерные нейтрофилы. Независимо от вида гранулы представляют собой клеточные структуры, содержащие гидролитические ферменты или белки. Они окружены липопротеиновой оболочкой, способной при активации к слиянию с аналогичными субклеточными структурами и цитоплазматической мембраной.

Функциональная активность полиморфно-ядерных нейтрофилов регулируется большим количеством мембранных рецепторов, растворимых и корпускулярных активаторов. Различают покоящиеся и активированные полиморфно-ядерные нейтрофилы. Первые имеют округлую форму, циркулируют в кровотоке и других биологических жидкостях организма и характеризуются окислительным характером обмена веществ. Адгезия на другие клетки, хемотаксические факторы и фагоцитоз приводят к активации полиморфно-ядерных нейтрофилов, что определяют по усилению поглощения кислорода и глюкозы, а также выделения клетками углекислого газа. При фагоцитозе или массивном действии хемотаксических факторов увеличивается потребность клеток в энергии, что достигается за счет монофосфатного шунта. В условиях гипоксии можно за короткое время с помощью гликолиза получить достаточный запас АТФ. Последующие реакции активированных полиморфно-ядерных нейтрофилов зависят от вида стимуляции. Продукты синтеза ограничены метаболитами арахидоновой кислоты и другими липидными факторами.

Мононуклеарная фагоцитарная система . Доминирующими клетками мононуклеарной фагоцитарной системы являются макрофаги. Формы проявления их активности крайне гетерогенны. Общее происхождение клеток зависит от моноцитопоэза костного мозга, откуда моноциты поступают в кровь, где циркулируют до трех дней, а затем мигрируют в прилежащие ткани. Здесь происходит окончательное созревание моноцитов либо и мобильные гистиоциты (тканевые макрофаги), либо в высокодифференцированные ткань специфичные макрофаги (альвеолярные макрофаги легких, купферовские клетки печени). Морфологическая гетерогенность клеток соответствует функциональному разнообразию мононуклеарной системы. У гистиоцита ярко выражены способность к фагоцитозу, секреции и синтезу. С другой стороны, дендритные клетки из лимфатических узлов и селезенки, а также клетки Лангерганса кожи более специализированы в направлении переработки и презентации антигена. Клетки мононуклеарной фагоцитарной системы могут жить от нескольких недель до нескольких месяцев, их диаметр составляет 15-25 мкм, ядро овальное или почкообразное. У промоноцитов и моноцитов выявляют азурофильные гранулы, а у зрелых макрофагов - аналогичные клеткам гранулоцитарного ряда. Они содержат ряд гидролитических ферментов, другие активные вещества и лишь следы миелопероксидазы и лактоферрина. Моноцитопоэз костного мозга можно повысить лишь в 2-4 раза. Клетки мононуклеарной фагоцитарной системы вне костного мозга пролиферируют крайне ограниченно. Замещение клеток мононуклеарной фагоцитарной системы в тканях осуществляется за счет моноцитов крови. Следует различать покоящиеся и активированные макрофаги, причем активация может затрагивать самые разнообразные функции клетки. Макрофаги обладают всеми функциями клеток мононуклеарной фагоцитарной системы, кроме того, они синтезируют и секретируют во внеклеточную среду большое количество белков. Гидролазы синтезируются макрофагами в большом количестве и либо накапливаются в лизосомах, либо сразу секретируются. Лизоцим нарабатывается в клетках непрерывно и также секретируется, под действием активаторов его уровень в крови повышается, что позволяет судить о состоянии активности мононуклеарной фагоцитарной системы. Обмен веществ в макрофагах может протекать как по окислительному, так и по гликолитическому пути. При активации также наблюдается «кислородный взрыв», реализующийся через гексозомонофосфатный шунт и проявляющийся в образовании активных форм кислорода.

Специфические функции фагоцитов . Фагоцитоз - это характерная функция фагоцитов, он может протекать в различных вариантах и сочетаться с другими проявлениями функциональной активности:
- распознаванием хемотаксических сигналов;
- хемотаксисом;
- фиксацией на твердом субстрате (адгезия);
- эндоцитозом;
- реакцией на нефагоцитируемые (из-за размеров) агрегаты;
- секрецией гидролаз и других веществ;
- внутриклеточным распадом частиц;
- выведением продуктов распада из клетки.

Цитотоксические и воспалительные механизмы . Активированные фагоциты представляют собой высокоэффективные цитотоксические клетки. При этом следует подразделять следующие механизмы:

1) внутриклеточный цитолиз и бактерицидность после фагоцитоза;

2) внеклеточная цитотоксичность:
- контактная цитотоксичность (фагоцит и клетка-мишень по крайней мере на короткое время связаны друг с другом);
- дистантная цитотоксичность (фагоцит и клетка-мишень соседствуют друг с другом, но непосредственно не контактируют).

Внутриклеточная и контактная виды цитотоксичности могут быть обусловлены иммунологически (опосредованы антителами) или иметь неспецифический характер. Дистантная цитотоксичность всегда неспецифична, т. е. она индуцируется токсически действующими ферментами и активными формами кислорода из активированных макрофагов. В эту категорию относят цитотоксические эффекты на опухолевые клетки, опосредованные фактором некроза опухолей и альфа-интерфероном.

Огромное значение в рамках противоинфекционной защиты придают бактерицидности фагоцитов, которая проявляется внутриклеточно после фагоцитоза микроорганизмов. При микроскопии фагоцитоза нейтрофильных гранулоцитов наблюдается более или менее выраженная дегрануляция клеток. Речь идет о слиянии специфических и азурофильных гранул с фагосомой и цитоплазматической мембраной. Лизосомные ферменты и биологически активные вещества секретируются как в фагосому, так и в окружающую среду. При этом происходит активация гидролаз, действующих вне клетки в роли факторов, способствующих воспалению и опосредующих дистантную цитотоксичность. Их максимальная концентрация отмечена в фаголизосоме, в результате чего происходит быстрая деградация белков, липидов и полисахаридов. Следует заметить, что микроорганизмы имеют оболочку, относительно резистентную к действию лизосомных ферментов, однако в фаголизосоме она должна быть разрушена. Различают O2-зависимые и O2-независимые механизмы цитотоксичности и бактерицидности фагоцитов.

Кислородонезависимая цитотоксичность . В области воспаления с нарушенной микроциркуляцией, гипоксией и аноксией фагоциты характеризуются ограниченной жизнеспособностью и активностью за счет гликолитического обмена веществ. Бактерицидность фаголизосом определяется кислыми значениями рН, содержанием ряда токсических катионных белков, кислых гидролаз и лизоцима. Активированные ПМН и макрофаги способны также к независимой контактной цитотоксичности. Она может быть обусловлена АЗКЦ или другими неспецифическими механизмами, направленными, например, на опухолевые клетки. О биохимических основах этого феномена пока не известно. Зависимая и независимая цитотоксичность проявляются преимущественно суммарно, однако ряд лизосомных гидролаз инактивируется свободными радикалами. Взаимное влияние различных лизосомных гидролаз, протеиназ, липаз, с одной стороны, и катионных белков вместе с ингибиторами ферментов - с другой, полностью охватить невозможно.

Механизмы бактерицидности гранулоцитов и макрофагов аналогичны. В зависимости от места локализации макрофаги могут действовать как противовоспалительно, так и вызывать воспаление. Эти эффекты обусловлены процессами секреции и синтеза.

Функции секреции и синтеза фагоцитов . Наряду с хемотаксисом и фагоцитозом секреция относится к фундаментальным функциям фагоцитов. Все 3 функции тесно связаны друг с другом, причем синтез и секреция необходимы для кооперации лейкоцитов с эндотелиальными клетками, активации тромбоцитов, регуляции эндокринных желез и гемопоэза . Кроме того, синтез белков в макрофагах и их секреция важны для системы свертывания крови, системы комплемента и кининовой системы. Следует выделить несколько процессов:

1) опустошение гранул или лизосом макрофагов и гранулоцитов;

2) синтез и секреция активных липидов;

3) синтез и секреция многочисленных белков у макрофагов.

Макрофаги синтезируют ряд факторов системы комплемента и сами несут рецепторы для некоторых продуктов активации этой системы. Особое значение для иммунной системы имеет синтез клетками макрофагальной системы интерлейкина-1, который, с одной стороны, индуцирует пролиферацию лимфоцитов, с другой - активирует синтез белков острой фазы в печени и способствует повышению температуры тела (эндогенный пироген).

Через синтез интерферона макрофаги регулируют резистентность организма к вирусной инфекции. Существенную роль в регуляции резистентности, осуществляемой макрофагами, играет синтез этими клетками колониестимулирующих факторов G-CSF, GM-CSF) миело- и моноцитопоэза костного мозга. Широкий спектр выполняемых макрофагами функций позволяет оценить их роль в патогенезе заболеваний, протекающих как с воспалительными проявлениями, так и без них. Сопоставление данных о свойствах макрофагов с информацией о других клетках системы резистентности и иммунной системы позволяет сделать вывод, что наши знания довольно ограничены. Использование методов молекулярной биологии и генной инженерии дает возможность получать продукты синтеза макрофагов в очищенном виде и в значительном количестве. К наиболее интересным из известных факторов макрофагов относят фактор некроза опухолей и интерферон . Благодаря своим свойствам макрофагальная система занимает центральное место в защите от бактериальных, вирусных и опухолевых заболеваний.