Мононуклеары: моноциты и макрофаги. Мононуклеарная фагоцитирующая система Симптомы, характерные при увеличении уровня мононуклеарных клеток у детей

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.

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.

Система мононуклеарных фагоцитов (греч. monox один + лат. nucleos ядро: греч. рhagos пожирающий, поглощающий + гистол. суtus клетка; синоним: макрофагальная система, моноцитарно-макрофагальная система) - физиологическая защитная система клеток, обладающих способностью поглощать и переваривать чужеродный материал. Клетки, входящие в состав этой системы, имеют общее происхождение, характеризуются морфологическим и функциональным сходством и присутствуют во всех тканях организма.

Основой современного представления о С. м. ф. является фагоцитарная теория, разработанная И.И. Мечниковым в конце 19 в., и учение немецкого патолога Ашоффа (К. А.L. Aschoff) о ретикулоэндотелиальной системе (РЭС). Первоначально РЭС была выделена морфологически как система клеток организма, способных накапливать витальный краситель кармин. По этому признаку к РЭС были отнесены гистиоциты соединительной ткани, моноциты крови, клетки Купфера печени, а также ретикулярные клетки кроветворных органов, эндотелиальные клетки капилляров, синусов костного мозга и лимфатического узлов. По мере накопления новых знаний и совершенствования морфологических методов исследования стало ясно, что представления о ретикулоэндотелиальной системе расплывчаты, не конкретны, а в ряде положений просто ошибочны. Так, например, ретикулярным клеткам и эндотелию синусов костного мозга и лимфатических узлов длительное время приписывалась роль источника фагоцитирующих клеток, что оказалось неверным. В настоящее время установлено, что мононуклеарные фагоциты происходят из циркулирующих моноцитов крови. Моноциты созревают в костном мозге, затем поступают в кровяное русло, откуда мигрируют в ткани и серозные полости, становясь макрофагами. Ретикулярные клетки выполняют опорную функцию и создают так называемое микроокружение для кроветворных и лимфоидных клеток. Эндотелиальные клетки осуществляют транспорт веществ через стенки капилляров. Непосредственного отношения к защитной системе клеток ретикулярные клетки и эндотелий сосудов не имеют. В 1969 г. на конференции в Лейдене, посвященной проблеме РЭС, понятие «ретикулоэндотелиальная система» было признано устаревшим. Вместо него принято понятие «система мононуклеарных фагоцитов». К этой системе относят гистиоциты соединительной ткани, клетки Купфера печени (звездчатые ретикулоэндотелиоциты), альвеолярные макрофаги легких, макрофаги лимфатических узлов, селезенки, костного мозга, плевральные и перитонеальные макрофаги, остеокласты костной ткани, микроглию нервной ткани, синовиоциты синовиальных оболочек, клетки Лангергаиса кожи, беспигментные гранулярные дендроциты. Различают свободные, т.е. перемещающиеся по тканям, и фиксированные (резидентные) макрофаги, имеющие относительно постоянное место.

В условиях культивирования макрофаги распластываются на поверхности субстрата и приобретают уплощенную форму, а при перемещении образуют множественные полиморфные псевдоподии. Характерным ультраструктурным признаком макрофага служит наличие в его цитоплазме многочисленных лизосом и фаголизосом, или пищеварительных вакуолей (рис. 1 ). Лизосомы содержат различные гидролитические ферменты, обеспечивающие переваривание поглощенного материала. Макрофаги - активные секреторные клетки, которые освобождают в окружающую среду ферменты, ингибиторы, компоненты комплемента. Основным секреторным продуктом макрофагов является лизоцим. Активированные макрофаги секретируют нейтральные протеиназы (эластазу, коллагеназу), активаторы плазминогена, факторы комплемента, такие как С2, С3, С4, С5, а также интерферон.

Клетки С. м. ф. обладают рядом функций, в основе которых лежит их способность к эндоцитозу, т.е. поглощению и перевариванию инородных частиц и коллоидных жидкостей. Благодаря этой способности они выполняют защитную функцию. Посредством хемотаксиса макрофаги мигрируют в очаги инфекции и воспаления, где осуществляют фагоцитоз микроорганизмов, их умерщвление и переваривание. В условиях хронического воспаления могут появляться особые формы фагоцитов - эпителиоидные клетки (например, в инфекционной гранулеме) игигантские многоядерные клетки типа клеток Пирогова - Лангханса и типа клеток инородных тел. которые образуются путем слияния отдельных фагоцитов в поликарион - многоядерную клетку (рис. 2 ). В гранулемах макрофаги вырабатывают гликопротеид фибронектин, который привлекает фибробласгы и способствует развитию а.

Клетки С. м. ф. принимают участие в иммунных процессах. Так, непременным условием развития направленного иммунного ответа является первичное взаимодействие макрофага с антигеном. При этом антиген поглощается и перерабатывается макрофагом в иммуногенную форму. Иммунная стимуляция лимфоцитов происходит при непосредственном контакте их с макрофагом, несущим преобразованный антиген. Имунный ответ в целом осуществляется как сложное многоэтапное взаимодействие Г- и В-лимфоцитов с макрофагами.

Макрофаги обладают противоопухолевой активностью и проявляют цитотоксические свойства в отношении опухолевых клеток. Эта активность особенно выражена у так называемых иммунных макрофагов, осуществляющих лизис опухолевых клеток-мишеней при контакте с сенсибилизированными Т-лимфоцитами, несущими цитофильные антитела (лимфокины).

Клетки С. м. ф. принимают участие в регуляции миелоидного и лимфоидного кроветворения. Так, островки кроветворения в красном костном мозге, селезенке, печени и желточном мешке эмбрионе формируются вокруг особой клетки - центрального макрофага, организующего эритропоэз эритробластического островка. Клетки Купфера печени участвуют в регуляции кроветворения путем выработки эритропоэтина.

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...)

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.

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.

Система мононуклеарных фагоцитов (греч. monox один + лат. nucleos ядро: греч. рhagos пожирающий, поглощающий + гистол. суtus клетка; синоним: макрофагальная система, моноцитарно-макрофагальная система) - физиологическая защитная система клеток, обладающих способностью поглощать и переваривать чужеродный материал. Клетки, входящие в состав этой системы, имеют общее происхождение, характеризуются морфологическим и функциональным сходством и присутствуют во всех тканях организма.

Основой современного представления о cистема мононуклеарных фагоцитов является фагоцитарная теория, разработанная И.И. Мечниковым в конце 19 в., и учение немецкого патолога Ашоффа (К. А.L. Aschoff) о ретикулоэндотелиальной системе (РЭС). Первоначально РЭС была выделена морфологически как система клеток организма, способных накапливать витальный краситель кармин. По этому признаку к РЭС были отнесены гистиоциты соединительной ткани, моноциты крови, клетки Купфера печени, а также ретикулярные клетки кроветворных органов, эндотелиальные клетки капилляров, синусов костного мозга и лимфатического узлов.

По мере накопления новых знаний и совершенствования морфологических методов исследования стало ясно, что представления о ретикулоэндотелиальной системе расплывчаты, не конкретны, а в ряде положений просто ошибочны. Так, например, ретикулярным клеткам и эндотелию синусов костного мозга и лимфатических узлов длительное время приписывалась роль источника фагоцитирующих клеток, что оказалось неверным. В настоящее время установлено, что мононуклеарные фагоциты происходят из циркулирующих моноцитов крови. Моноциты созревают в костном мозге, затем поступают в кровяное русло, откуда мигрируют в ткани и серозные полости, становясь макрофагами. Ретикулярные клетки выполняют опорную функцию и создают так называемое микроокружение для кроветворных и лимфоидных клеток. Эндотелиальные клетки осуществляют транспорт веществ через стенки капилляров. Непосредственного отношения к защитной системе клеток ретикулярные клетки и эндотелий сосудов не имеют. В 1969 г. на конференции в Лейдене, посвященной проблеме РЭС, понятие «ретикулоэндотелиальная система» было признано устаревшим. Вместо него принято понятие «система мононуклеарных фагоцитов».

К этой системе относят гистиоциты соединительной ткани, клетки Купфера печени (звездчатые ретикулоэндотелиоциты), альвеолярные макрофаги легких, макрофаги лимфатических узлов, селезенки, костного мозга, плевральные и перитонеальные макрофаги, остеокласты костной ткани, микроглию нервной ткани, синовиоциты синовиальных оболочек, клетки Лангергаиса кожи, беспигментные гранулярные дендроциты. Различают свободные, т.е. перемещающиеся по тканям, и фиксированные (резидентные) макрофаги, имеющие относительно постоянное место.

Макрофаги тканей и серозных полостей, по данным сканирующей электронной микроскопии, имеют форму, близкую к сферической, с неровной складчатой поверхностью, образованной плазматической мембраной (цитолеммой). В условиях культивирования макрофаги распластываются на поверхности субстрата и приобретают уплощенную форму, а при перемещении образуют множественные полиморфные псевдоподии. Характерным ультраструктурным признаком макрофага служит наличие в его цитоплазме многочисленных лизосом и фаголизосом, или пищеварительных вакуолей. Лизосомы содержат различные гидролитические ферменты, обеспечивающие переваривание поглощенного материала.

Макрофаги - активные секреторные клетки, которые освобождают в окружающую среду ферменты, ингибиторы, компоненты комплемента. Основным секреторным продуктом макрофагов является лизоцим. Активированные макрофаги секретируют нейтральные протеиназы (эластазу, коллагеназу), активаторы плазминогена, факторы комплемента, такие как С2, С3, С4, С5, а также интерферон.

Клетки cистема мононуклеарных фагоцитовобладают рядом функций, в основе которых лежит их способность к эндоцитозу, т.е. поглощению и перевариванию инородных частиц и коллоидных жидкостей. Благодаря этой способности они выполняют защитную функцию. Посредством хемотаксиса макрофаги мигрируют в очаги инфекции и воспаления, где осуществляют фагоцитоз микроорганизмов, их умерщвление и переваривание. В условиях хронического воспаления могут появляться особые формы фагоцитов - эпителиоидные клетки (например, в инфекционной гранулеме) и гигантские многоядерные клетки типа клеток Пирогова - Лангханса и типа клеток инородных тел. которые образуются путем слияния отдельных фагоцитов в поликарион - многоядерную клетку. В гранулемах макрофаги вырабатывают гликопротеид фибронектин, который привлекает фибробласгы и способствует развитию склероза.

Клетки cистема мононуклеарных фагоцитов принимают участие в иммунных процессах. Так, непременным условием развития направленного иммунного ответа является первичное взаимодействие макрофага с антигеном. При этом антиген поглощается и перерабатывается макрофагом в иммуногенную форму. Иммунная стимуляция лимфоцитов происходит при непосредственном контакте их с макрофагом, несущим преобразованный антиген. Имунный ответ в целом осуществляется как сложное многоэтапное взаимодействие Г- и В-лимфоцитов с макрофагами.

Клетки cистема мононуклеарных фагоцитов принимают участие в регуляции миелоидного и лимфоидного кроветворения. Так, островки кроветворения в красном костном мозге, селезенке, печени и желточном мешке эмбрионе формируются вокруг особой клетки - центрального макрофага, организующего эритропоэз эритробластического островка. Клетки Купфера печени участвуют в регуляции кроветворения путем выработки эритропоэтина. Моноциты и макрофаги вырабатывают факторы, стимулирующие продукцию моноцитов, нейтрофилов и эозинофилов. В вилочковой железе (тимусе) и тимусзависимых зонах лимфоидных органов обнаружены так называемые интердигитирующие клетки - специфические стромальные элементы, также относящиеся к cистемs мононуклеарных фагоцитов, ответственные за миграцию и дифференцировку лимфоцитов.

Обменная функция макрофагов заключается в их участии в обмене железа. В селезенке и костном мозге макрофаги осуществляют эритрофагоцитоз, при этом в них происходит накопление железа в форме гемосидерина и ферритина, которое питом может реутилизироваться эритробластами.

682 0

Несмотря на высокий питотоксический потенциал макрофагов, их непосредственное использование в адоптивной иммунотерапии еще не получило большого распространения, что во многом объясняется сложностями их получения.

Однако в последнее время появилась ограниченная информация об использовании адоптивного переноса макрофагов, в частности для лечения глиобластом.

Макрофаги в лечении рака

Активация мононуклеарных фагоцитов биспецифическими антителами, распознающими FcR и EGFR на клетках глиобластомы, обусловила усиление экспрессии HLA-DR, фагоцитоз и цитотоксичность; эти данные позволили сделать заключение о том, что мононуклеарные фагоциты вместе с указанными биспецифическими антителами могут быть использованы для адоптивной иммунотерапии глиобластом, клетки которых экспрессируют EGFR.

Практически весь опыт иммунотерапии рака прошлых лет, начиная с использования различных бактериальных субстанций и их продуктов (различные коринебактерии, сальмонеллы, дифтерийный, холерный, столбнячный токсины, продукты стенки бактерий различных видов, простейшие и др.), показал, что в механизме терапевтического действия такой иммунотерапии важное место принадлежит их влиянию на мононуклеарные фагоциты. Существенная роль отводится макрофагам и в реализации эффекта имммуномодуляторов растительного и синтетического происхождения (мурамидципептид, хитозан и др.).

Данные, которые представлены ниже, в основном содержат доказательства участия макрофагов в различных видах современной иммунотерапии рака. Уже первый опыт применения IL-2 для лечения различных метастазирующих опухолей (использовали большие дозы IL-2 или его сочетание с другими цитокинами - IFNoc, TNFa, ЛАК, полученные из лимфоцитов периферической крови, а также инфильтрирующих опухоль и др.) показал, что в участках регрессии опухоли отмечали инфильтрацию макрофагами, CD4+- и СD8+Т-лимфоцитами. Эти данные свидетельствовали о том, что ответ на IL-2-терапию в равной степени ассоциируется как с Т-лимфоцитами, так и с макрофагами.

В последующем было показано, что макрофаги активно участвуют в реализации ремиссии опухолевого процесса и при совместном применении IL-2 и IL-12 при лимфоме мышей. При этом противоопухолевая активность макрофагов антителозависима и может осуществляться неспецифическим и специфическим путем (в процессе терапии обнаружены специфические антитела IgG2A). Особенно важным представляется вывод о том, что на первых этапах сочетанной терапии IL-2 и IL-12 основная роль принадлежит макрофагам и лишь на последующих - другим клеткам.

Нельзя не отметить и роль макрофагов в терапевтическом эффекте комбинированной терапии IL-2, IFNy и гистамина (в качестве адъюванта) при лечении метастазирующих меланом. Исследование моноцитов периферической крови и биопсийного материала показало, что хороший эффект от терапии сочетается с уровнем инфильтрации мононуклеарными фагоцитами.

Как эффекторные клетки макрофаги проявляют себя и при изолированной IL-12, а также сочетанной (IL-12 и IL-18) терапии. При введении IL-12 мышам с опухолями МСА 207 показано, что макрофаги превалируют в клеточном составе асцитической жидкости. Такие макрофаги обладают цитотоксической эффективностью и осуществляют лизис контактзависимым механизмом. Под влиянием IL-12 и IL-18 макрофаги продуцируют IFNy и NO и вместе с цитотоксическими лимфоцитами (ЦТЛ) и естественными киллерами (ЕК) обеспечивают лизис клеток глиомы.

Практически полную регрессию наблюдали после трансфекции плазмиды IL-13Ra в клетки плоскоклеточного рака; указанная регрессия опухоли сопровождалась выраженной инфильтрацией макрофагами и ЕК.

При исследовании IL-12-зависимой цитотоксичности установлено, что макрофаги могут действовать, используя ранее неизвестный механизм, который предусматривает контакт макрофагов с клетками-мишенями, но не зависит от перфорина, Fas/FasL и NO; эта способность макрофагов особенно выражена при сочетанном применении IL-12 с циклофосфамидом, что приводит к регрессии опухоли Sa-1.

Со способностью M-CSF влиять на выживаемость и дифференцировку мононуклеарных фагоцитов связывают высокий процент элиминации опухолевых клеток (меланома и тимома). В этих опытах впервые были получены доказательства того, что под влиянием M-CSF макрофаги способны элиминировать опухолевые клетки, используя механизм антителозависимой цитотоксичности с участием антител, специфичных к антигенам опухолевых клеток.

Трансфекция гена M-CSF в клетки неиммуногенной гепатоцеллюлярной карциномы (Нера 1-6) вызывала генерацию противоопухолевого ответа макрофагов и ЦТЛ против указанных клеток; такие результаты свидетельствуют, по мнению авторов, о целесообразности трансфекции гена M-CSF в указанные клетки при их использовании для вакцинации.

Макрофаги и цитотоксические лимфоциты являются важными компонентами механизма противоопухолевого действия различных противоопухолевых вакцин. Так, противоопухолевый эффект при вакцинации пептидами антигенов опухоли EG.70VA мышей обеспечивался макрофагами вместе с ЦТЛ. Однако удаление макрофагов перед вакцинацией нивелировало эффект цитотоксических лимфоцитов.

Лидирующая роль макрофагов показана и при вакцинации рекомбинантной вакциной с трансфекцией белка вируса папилломы на модели карциномы VX2. Приоритетность макрофагов в регрессии опухоли доказывалась тем, что лимфоциты, выделенные от вакцинированных мышей, не проявляли цитотоксичности, однако у таких мышей развивался гуморальный иммунологический ответ, и активация образовавшимися антителами индуцировала антителозависимую цитотоксичность макрофагов, которую авторы и рассматривают как ответственную за элиминацию опухоли.

Существенное место занимает противоопухолевая активность макрофагов и в эффекте иммуномодулирующих препаратов различного происхождения. Так, иммуномодулятор ОК-432 усиливает цитотоксичность макрофагов, что проявляется усилением активности лактатдегидрогеназы, кислой фосфатазы, усилением секреции NO, а также фагоцитарной активности.

Возобновление интереса к использованию иммуномодификаторов растительного происхождения, в частности полученных из мицелия, позволило выявить тот факт, что макрофаги и в этих случаях играют роль в регрессии опухоли; различные фракции экстракта мицелий неодинаково эффективны в их действии на клетки метастазирующих и неметастазирующих опухолей.

Грибковые полисахариды, в частности полученные из Phellinus linteus, наряду с противоопухолевым обладают и иммуномодулирующим действием. Механизм этого действия не в полной мере ясен, однако показано, что обработка макрофагов in vitro указанным полисахаридом индуцирует продукцию NO, а также усиливает лизис клеток меланомы В16 in vivo.

Функции макрофагов (секреторный и клеточный ответы) могут изменяться и под влиянием мукополисахаридов грибов. Перитонеальные макрофаги после обработки этими мукополисахаридами усиливали цитотоксичность против клеток меланомы В16, что сопровождалось повышением активности миелопероксидазы, усилением продукции Н2O2, O2, NO, TNFa.

Участие макрофагов в противоопухолевой защите подтверждают и результаты иммунотерапии с использованием комбинированного иммуномодулятора иринотексана для лечения рака поджелудочной железы. Эти результаты показали, что терапевтическая эффективность (снижение роста и количества метастазов в печень) прямо коррелирует с инфильтрацией макрофагами в участках поражения и увеличения ими экспрессии iNOS.

Особого внимания заслуживают данные о том, что и в терапевтической эффективности ряда препаратов, известных как химиопрепараты, существенная роль принадлежит макрофагам.

В этом аспекте несомненно интересны новые данные о действии известного химиопрепарата таксола, который ингибирует рост опухоли, но не убивает опухолевые клетки. Оказалось, что преинкубация макрофагов с таксолом значительно снижает способность к выживаемости клеток линии рака мочевого пузыря мышей (МВТ2).

Использование различных модельных систем привело к заключению, что после инкубации с таксолом макрофаги убивают опухолевые клетки, реализуя NO-зависмый механизм апоптоза. Кроме того, под влиянием таксола опухолевые клетки выделяют фактор, стимулирующий активность макрофагов и выделение NO. Из этих данных следует, что при определенных условиях опухоль может выделять фактор, усиливающий противоопухолевую активность макрофагов.

Терапия линомидом, используемым для лечения плоскоклеточной карциномы языка, увеличивала секрецию TNFa макрофагами перитонеальной полости и способствовала снижению уровня васкуляризации опухоли.

Химический препарат с эстрогенной активностью бисфенол А способен влиять на продукцию цитокинов клетками системы иммунитета и усиливать продукцию TNFa, iNOS макрофагами мышей. Наряду с этим было показано, что этот препарат ингибирует липополисахарид-индуцированную продукцию TNFa и NO. Полученные факты дали основание авторам сделать заключение о способности этого препарата регулировать функции клеток системы иммунитета снижением уровня NO и TNFa ингибицией NF-kappaB через рецептор эстрадиола.

Приведенные работы, а также ряд других фактов показывают, что химические препараты разнонаправленно влияют на макрофаги. Этот факт, во-первых, является важным для изучения механизма действия различных химиопрепаратов на систему иммунитета, а во-вторых, свидетельствует о необходимости учета этих способностей химиопрепаратов при назначении химиотерапии.

Противоопухолевое действие макрофагов является важным компонентом эффективности фототерапии, которая применялась в комплексе с витамин-Д3-связывающим фактором, активирующим макрофаги.

В опытах, проведенных на плоскоклеточной карциноме, показано, что роль макрофагов в регрессии опухоли связана с их привлечением к участку воспаления, которое вызывает фототерапия. Указанный связывающий фактор был использован и для экспериментальной терапии карциномы Эрлиха у мышей, когда было показано, что предварительная инкубация макрофагов с этим фактором сопровождалась выраженной их активацией; последующее введение макрофагов приводило к радикальной регрессии этой опухоли (использовали различные варианты терапии) уже после одной или двух инъекций.

Положительный результат от фототерапии в сочетании с активированными макрофагами был отмечен и в опытах с карциномой крыс. Такая комбинированная (интра- или перитуморальная) фототерапия с использованием активированных макрофагов стимулировала клеточноопосредованный иммунитет, увеличивала показатель выживаемости животных и снижала частоту развития карцином.

В связи с увеличивающимся интересом к использованию иммунотерапии для лечения химиорезистентных опухолей заслуживают внимания результаты проведения иммунотерапии мышей, которым вводились клетки мелкоклеточной карциномы легкого человека, характеризующейся множественной лекарственной резистентностью (клетки экспрессировали белок p-gp).

Иммунотерапия проводилась химерными антителами против p-gp, которые in vitro индуцировали антителозависимую цитотоксичность перитонеальных макрофагов; комбинация этих антител с трансфекцией M-CSF останавливала развитие метастазов. Такие результаты послужили основанием для вывода о целесообразности проведения клинических испытаний указанного выше метода иммунотерапии.

Значимость мононуклеарных фагоцитов в системе иммунитета против опухоли

Мононуклеарные фагоциты представляют собой гетерогенную субпопуляцию клеток. Сложный и длительный эволюционный путь обеспечил им широкий спектр регуляторных влияний и возможность реализации различных эффекторных функций. Значение мононуклеарных моноцитов не ограничивается презентацией антигена, фагоцитозом и цитотоксичностью.

Способность мононуклеарных фагоцитов продуцировать не только различные цитокины и другие медиаторы, но и ряд гормонов, экспрессировать рецепторы для нейромедиаторов не оставляет сомнений в том, что в сложных взаимодействиях между нервной, эндокринной и иммунной системами макрофаги занимают весьма значимое место. Раскрытие многих сложностей взаимодействия между отдельными клетками системы иммунитета привело к трансформации взглядов на роль макрофагов.

Так, если в течение длительного периода времени макрофаги рассматривались как один из основных факторов врожденного иммунитета, то в настоящее время не вызывает сомнений и их активное участие в приобретенном иммунитете, реакциях трансплантационного иммунитета, различных воспалительных процессах, таких патологических процессах, как атеросклероз и др.

Очень велика роль макрофагов и в противоопухолевой защите благодаря тому, что они обладают разнообразными механизмами, способными лизировать опухолевые клетки. Более того, взаимодействие специфических противоопухолевых антител с Fc-рецепторами обеспечивает мононуклеарным фагоцитам участие в формировании специфической противоопухолевой защиты.

Общая информация позволяет сделать следующие заключения:

Первое

Мононуклеарные фагоциты - гетерогенная субпопуляция клеток, различающихся фенотипически и функционально, обладающая способностью к осуществлению различных эффекторных, а также регуляторных функций.

Второе

Основные функции мононуклеарных фагоцитов - презентация антигена, фагоцитоз, цитотоксичность, взаимодействие с другими клетками системы иммунитета, участие во врожденном и приобретенном иммунитете, трансплантационных реакциях, а также взаимодействие с клетками эндокринной и нервной систем.

Третье

Мононуклеарные фагоциты способны к дифференцированному распознаванию апоптотических и некротических телец, что раскрывает новый аспект их биологической роли в регуляции иммунологического и тканевого гомеостаза.

Четвертое

Мононуклеарные фагоциты обладают большим противоопухолевым потенциалом, который может реализовываться на различных этапах опухолевого процесса и проявляться в отношении метастазирующих и неметастазируюших опухолей различных гистогенеза и локализации.

Пятое

Цитотоксическое действие мононуклеарных фагоцитов в отношении опухолевых клеток обеспечивается разнообразными механизмами лизиса и такое разнообразие позволяет характеризовать мононуклеарные фагоциты как клетки, которые обладают очень высоким цитотоксическим потенциалом.

Шестое

Цитотоксичность макрофагов , имеющих различное происхождение, различается.

Седьмое

Способность мононуклеарных фагоцитов к активному и быстрому лизису опухолевых клеток после стимуляции обосновывает перспективу их использования для адоптивной иммунотерапии рака, а также ее сочетанного использования с другими видами иммунотерапии.

Восьмое

Участие макрофагов не только обеспечивает противоопухолевую эффективность различных видов иммунотерапии, но и способствует реализации терапевтического эффекта химио- и фототерапии.

Бережная Н.М., Чехун В.Ф.

Система мононуклеарных фагоцитов включает в себя монобласты, промоноциты, моноциты и тканевые макрофаги. В отличие от гранулоцитов, в костном мозге отсутствует существенный запас моноцитов. Созревшие клетки практически немедленно покидают костный мозг, в течение 20-40 часов циркулируют в крови, после чего мигрируют в ткани, где дифференцируются в макрофаги - долгоживущие клетки, способные к фагоцитозу и принимающие участие во многих иммунных и воспалительных реакциях. В частности, макрофаги участвуют в презентации чужеродного антигена иммунной системе и секретируют большое количество ростовых факторов (ИЛ-1, ФНО, ИЛ-3, ГМ-КСФ, Г-КСФ, М-КСФ, ИЛ-4, ИЛ-6). Продолжительность жизни макрофагов в тканях может достигать нескольких лет. Функции макрофагов различной локализации несколько различаются. К основным группам тканевых макрофагов относятся: 1) клетки почечного мезангия; 2)клетки микроглии; 3)альвеолярные макрофаги; 4) макрофаги серозных полостей; 5)купфферовские клетки печени; 6) клетки Лангерганса в коже; 7) макрофаги синусов селезенки; 8) макрофаги костного мозга; 9) макрофаги синусов лимфатических узлов.

Контроль грануломонопоэза с помощью ростовых факторов.

На всех этапах созревания и дифференцировки клетки гранулоцитарного и моноцитарного рядов находятся под контролем ростовых факторов. Так, СКК превращается в полипотентную клетку-предшественницу миелопоэза под синергическим воздействием ИЛ-1, ИЛ-3 и ИЛ-6. Другие ростовые факторы стимулируют созревание и продукцию более дифференцированных клеток: ГМ-КСФ - гранулоцитов и моноцитов, Г-КСФ - гранулоцитов, М-КСФ-моноцитов, ИЛ-5 - эозинофилов. Ростовые факторы не только способствуют росту и дифференцировке клеток, но и повышают функциональную активность зрелых гранулоцитов (фагоцитоз, выработку супероксида и цитотоксичность) и моноцитов (фагоцитоз, цитотоксичность и продукцию других цитокинов моноцитами), а также нарушают целостность мембран и адгезивную способность клеток-мишеней.

Продукция ростовых факторов стромальными клетками (фибробласты, макрофаги, эндотелиальные клетки) и Т-лимфоцитами имеет большое значение в поддержании базального уровня гранулоцитов и моноцитов. Увеличение количества фагоцитов при инфекциях происходит в результате повышенного образования ростовых факторов вследствие воздействия эндотоксина, ИЛ-1 и ФНО на клетки стромы и Т-лимфоциты. В этой ситуации, а также при “выходе” из агранулоцитоза в крови больных могут обнаруживаться ростовые факторы (например, ГМ-КСФ), которые в нормальных условиях отсутствуют.

Клиническое применение ростовых факторов.

Внутривенная или подкожная инфузия ростовых факторов приводит к повышению продукции гранулоцитов (Г-КСФ), гранулоцитов и моноцитов (ГМ-КСФ), тромбоцитов, ретикулоцитов, гранулоцитов и моноцитов (ИЛ-3).

Сферы использования ростовых факторов:

1)после радио- и/или цитостатической терапии, либо трансплантации костного мозга или стволовых клеток периферической крови (Г-КСФ, ГМ-КСФ);

2)мобилизация стволовых клеток периферической крови перед трансплантацией (Г-КСФ, ГМ-КСФ);

3)миелодиспластический синдром (ГМ-КСФ и ИЛ-3);

4)апластическая анемия (ГМ-КСФ, ИЛ-3);

5)идиопатическая нейтропения (Г-КСФ);

6)тяжелые инфекции (для стимуляции функции фагоцитов, используются в сочетании с антибиотиками);

7)ВИЧ-инфекция (увеличение количества и повышение функции фагоцитов, уменьшение миелотоксичности проводимой терапии).