Клеточные неспецифические механизмы защиты организма от антигенов обеспечиваются способностью некоторых клеток (преимущественно нейтрофилов и макрофагов) неспецифически фагоцитировать любые чужеродные субстанции.
Нейтрофилы представляют собой зернистые лейкоциты (диаметр в периферической крови – 7-9 мкм, диаметр нейтрофила, мигрирующего в тканях, увеличивается до 20 мкм; ядро зрелого нейтрофила сегментировано, содержит 3-5 сегментов), содержащие гетерофильную зернистость (окрашивается и кислыми, и основными красителями в розово-фиолетовый цвет). Количество зерен в каждом нейтрофиле варьирует и составляет от 50 до 200. Гранулы нейтрофилов в зависимости от размеров и особенностей их химического состава классифицируют на:
ü специфические (более многочисленные, составляют 80-90% всех гранул, мелкие, их диаметр около 0,2 мкм, более светлые и, как правило, электронно-прозрачные). Содержат бактериостатические и бактерицидные вещества, такие как:
· лизоцим
· коллагеназу (расщепляет коллаген I типа)
· щелочную фосфатазу
· катионные белки
· гликопротеины, усиливающие фагоцитоз
· лактоферрин. Этот белок связывает ионы железа и некоторые другие металлосодержащие факторы роста микроорганизмов, ингибируя тем самым размножение микроорганизмов. Связывание лактоферрином бактерий способствует их склеиванию – бактериальной мультипликации. Лактоферрин связывает также свободные радикалы, образующиеся в нейтрофилах в результате реакции их активации и повреждающие как сами клетки, так и окружающие ткани. Кроме того, лактоферрин инициирует отрицательную обратную связь, тормозя продукцию нейтрофилов в красном костном мозге
· витамин В12-связывающие белки, к числу которых относится транскобаламин I, ингибирующий кобальтзависмые реакции свободных радикалов. Кроме того, связывание витамина В12 этими белками тормозит деление микроорганизмов (оказывает бактериостатическое действие).
ü неспецифические или азурофильные гранулы (более крупные, их диаметр достигает около 0,4 мкм, окрашиваются в фиолетово-красный цвет, малочисленны, их количество составляет 10-20% всей популяции гранул). Неспецифические гранулы в процессе дифференцировки нейтрофила в красном костном мозге появляются раньше специфических, в связи с чем их называют первичными (в отличие от специфических, называемых вторичными). Они являются первичными лизосомами, имеют электронно-плотную сердцевину и характеризуются наличием около 10 белков, уничтожающих микроорганизмы. В частности, в составе неспецифических гранул обнаруживаются:
· сериновые протеазы (серпроцедины), представленные катепсином G (при нейтральном рН убивает грамположительные и грамотрицательные бактерии), эластазой (расщепляет коллаген и эластин при физиологических рН, вне клетки этот фермент может разрушать нормальную ткань), миелобластином (или протеиназой 3, расщепляющей эластин)
· азуроцидин (антибактериальный белок)
· миелопероксидаза (составляет 2-4% от массы нейтрофила, катализирует образование хлорноватистой кислоты и других токсических агентов, оказывающих бактерицидное действие). В результате контакта нейтрофила с определенными стимулирующими его факторами (медиаторами воспаления, образующимися в тканях, активированными компонентами системы комплемента, комплексами антиген-антитело и некоторыми другими) происходит активация нейтрофила, проявляющаяся в виде т.н. респираторного (кислородного) взрыва. Сущность этого процесса состоит в том, что нейтрофилы в течение нескольких секунд после стимуляции резко увеличивают потребление кислорода и быстро расходуют значительные его количества. В частности, под действием миелопероксидазы образуется молекулярный кислород из перекиси водорода; в качестве побочных продуктов этого процесса появляются супероксид О2- и гидроксильный радикал ОН-. Все эти продукты респираторного взрыва обладают бактерицидным действием и способствуют гибели микроорганизмов.
· бактерицидный белок ВPI (повышает проницаемость мембран, проявляет бактерицидную активность в отношении грамположительных бактерий)
· дефензины (проявляют антимикробное действие в нейтральной и щелочной среде)
· катепсины А, D, E
· катионные белки (разрушают бактериальную мембрану как за счет протеиназного эффекта, так и за счет непосредственного присоединения к поверхности микроорганизма)
· лизоцим (b-муромидаза, расщепляющий клеточную стенку бактерий)
· арилсульфатаза
· ряд других лизосомных ферментов (кислая фосфатаза, b-глюкуронидаза и некоторые другие).
После фагоцитоза чужеродных субстанций, сопровождающегося формированием фагосомы, первыми сливаются с фагосомой специфические гранулы, а затем – азурофильные (лизосомы клетки). Процентное содержание способных к фагоцитозу нейтрофилов в периферической крови от общего их количества носит название фагоцитарной активности. В популяции нейтрофилов здоровых людей в возрасте 18-45 лет фагоцитирующие клетки составляют 69-99%. Общее количество частиц, которое способен фагоцитировать нейтрофил, обозначается как фагоцитарный индекс, в норме составляющий 12-23. Нейтрофилы представляют собой самую многочисленную группу лейкоцитов, на их долю приходится 40-75% от общего количества лейкоцитов в периферической крови. Нейтрофилы образуются в красном костном мозге в течение 7 суток, через 4 суток после своего образования переходят в кровоток и находятся в сосудистом русле 8-12 часов, после чего мигрируют в периферические ткани. Продолжительность жизни нейтрофилов составляет 5-9 суток. Нейтрофил содержит несколько митохондрий и большое количество гликогена, что позволяет ему получать энергию за счет анаэробных процессов (гликолиза) и существовать в бедных кислородом поврежденных тканях. Количество органелл, необходимых для синтеза белка, в нейтрофиле минимально, и поэтому он не способен к длительному функционированию, а погибает после единственной вспышки активности. В организме человека выделяют три взаимосвязанных пула нейтрофилов:
ü циркулирующий, представляет собой пассивно переносимые кровью клетки. При инфицировании организма их количество возрастает в течение 24-48 часов в несколько раз (до 10 раз) как за счет пограничного пула, так и за счет ускоренного выхода клеток резервного пула из красного костного мозга
ü пограничный, состоит из нейтрофилов, связанных с эндотелием мелких сосудов многих органов, особенно легких и селезенки. Этот пул находится в постоянном динамическом равновесии с циркулирующим пулом нейтрофилов
ü резервный, образован зрелыми нейтрофилами красного костного мозга, составляющими некий резерв, который делает возможным быстрое и резкое увеличение численности нейтрофилов в периферической крови в случае проникновения каких-то антигенов в организм.
После прикрепления к эндотелию и выхода из сосуда нейтрофилы увеличиваются в размерах, удлиняются и становятся морфологически поляризованными, образуя широкий головной конец (ламеллоподию) и суженную заднюю часть. Нейтрофил, продвигая ламеллоподию, мигрирует к источнику хемоатрактанта, при этом его гранулы перемещаются к головному концу, и мембраны гранул сливаются с плазмолеммой нейтрофила, в результате чего происходит выброс содержимого гранул из клетки (дегрануляция нейтрофилов). Такой выброс ферментов нейтрофильных гранул (в том числе и протеаз) в очаге воспаления может привести к обширным локальным повреждениям воспаленных тканей. Наряду с выбросом содержимого части своих гранул в очаге воспаления, нейтрофилы проявляют и выраженную фагоцитарную активность, захватывая и разрушая собственные тканевые обломки и микроорганизмы.