Наши внутренние войска: большие гурманы макрофаги⁠⁠

Предисловие к макрофагам, о моноцитах, тут.

Макрофаг - это дословно огромный пожиратель. Он может достигать до 80 мкм. По размеру это сопоставимо с самой большой клеткой человеческого тела - яйцеклеткой (которую можно увидеть невооруженным глазом - 100 мкм). Если нейтрофил может поглотить от 10 до 20 микробов (иногда и 30), то макрофаг способен слопать до 100 штук. Именно поэтому нейтрофилы называют микрофагами, а окрепшие моноциты - макрофагами.

Вот видео макрофагов, поедающих чужеродные клетки. Использованы человеческие макрофаги и овечья кровь. Обратите внимание на активированные лизосомы в макрофагах, фагоцитирующих эритроциты. Лизосомы - пузырьки с ферментами внутри макрофагов.

Макрофаги способны образовывать цитоплазматические выросты, которыми, словно длинными руками-щупальцами, дотягиваются до своей цели. Обволакивают её и погружают внутрь, с удовольствием фагоцитируя субстрат. Чтобы макрофаг смог понять, что ему нужно съесть, у него есть куча рецепторов на поверхности мембраны. Это и знакомые вам Toll-подобные рецепторы, и рецепторы к чужеродному сахару маннозе, рецепторы к бактериальным полисахаридам, вирусам, рецепторы к комплементу и ещё куча других рецепторов. Вообще, макрофаги лучше всего поедают те микробы и клетки, которые покрыты комплементом или антителами. Из-за обилия рецепторов и множества микровыростов цитоплазмы “макрофажная” клетка выглядит шипастой с многочисленными отростками.

Макрофаг вытянул псевдоподии, дабы поглотить семя зла.

Моноциты, поступившие в очаг воспаления, активируются и трансформируются в воспалительные макрофаги. Их ещё называют М1 макрофаги. Активация моноцитов происходит в результате встречи с патогенными веществами (PAMP), а также под действием специальных веществ (цитокинов), выделяемыми другими иммунными клетками. Примером таких веществ могут служить интерферон-гамма, фактор некроза опухоли, интерлейкин-4 и другие вещества, о которых я немного расскажу в одном из постов. Эти вещества выделяются клетками в очаге повреждения, а также нейтрофилами и базофилами.

М1 макрофаги продуцируют наружу различные антимикробные вещества, такие как активные формы кислорода и оксид азота (убивающий даже устойчивую ко многому туберкулезную палочку). Кроме того, M1 клетки производят вещества, привлекающие к месту событий клетки адаптивного иммунитета (лимфоциты). И, конечно же, эти макрофаги поедают все вокруг, что показалось им аппетитным.

Макрофаг поглощает палочки туберкулеза.

Но, к сожалению, враг тоже не дремлет. Например, рассмотрим бактерию туберкулеза. За столетия эволюции, она научилась выживать, несмотря на иммунитет. Эта хитрая палочка позволяет альвеолярному макрофагу фагоцитировать себя и оказывается внутри клетки в фагосоме. Далее по сценарию фагоцитоза должно быть так: лизосомы с пищеварительным соком сливаются с фагосомой и переваривают палочку Коха. Однако коварная бактерия научилась вырабатывать ферменты, которые препятствуют слиянию лизосомы и фагосомы. Бактерия остается внутри фагосомы целой и невредимой. Кроме того, эта нахалка ещё и заставляет макрофаг накапливать жиры, которыми сама питается. Бактерия размножается и, в конце концов, макрофаг погибает.

Туберкулезные палочки внутри макрофага. Зеленые шарики - жировые включения, которыми питается бактерия.

Кстати, подобным образом ведет себя и хламидия - внутриклеточная бактерия.

Мириады хламидий внутри клетки.

Если существуют М1 макрофаги, то должны существовать, как минимум, и М2 макрофаги. И они есть! Эти клетки образуются из моноцитов под влиянием других стимулов. Например, глюкокортикоиды (преднизолон) могут стимулировать образование М2 клеток. Их роль во многом противоположна М1 макрофагам. Они подавляют воспаление, выделяя особый цитокин интерлейкин-10 - наш внутренний аспирин. Кроме того, М2 макрофаги участвуют в регенерации тканей: способствуют росту новых сосудов, синтезируют соединительную ткань и помогают  образованию новых клеток. Итак, М1 все крушат на своем пути, а M2 успокаивают воспалительную реакцию и залечивают раны.

Некоторые болезни могут нарушить работу макрофагов. Например, генетическая хроническая гранулематозная болезнь. При этом страдает фагоцитоз, а именно: фагоциты не могут выработать перекись кислорода, в результате чего нарушено дальнейшее кислородзависимое переваривание микроба внутри фагосомы. Дефектные нейтрофилы, которые смогли проглотить бактерию, погибают, но не убивают возбудителя. Непереваренные бактерии вылезают обратно и продолжают вызывать неспокойствие в организме. Поэтому в очаг воспаления приходят моноциты с макрофагами и тоже фагоцитируют бактерии, однако не могут их переварить. Вокруг таких очагов формируются гранулемы - бугорки из иммунных клеток. Такое заболевание проявляется в первый год жизни человечка постоянными пневмониями, кожными абсцессами и воспалениями лимфоузлов. Но не каждая бактерия опасна для такого иммунитета, а только та, которая обычно уничтожается с помощью перекиси водорода. Другие бактерии и вирусы уничтожаются нейтрофилами и макрофагами как обычно.

Моноциты и макрофаги участвуют в гранулематозном воспалении - то есть таком, при котором вокруг очага воспаления образуются бугорки или гранулемы. Суть этих гранулем - скопление моноцитов и макрофагов вокруг участка с воспалением. Кроме инфекций (как сифилис или болезнь кошачьих царапин), гранулемы образуются и при неинфекционных болезнях, таких как силикоз. Силикоз - болезнь, вызываемая осаждением частиц оксида кремния (песка) в легких. Макрофаги гибнут в попытке переварить песок, и в легких образуются множественные рубцы.

Гистология легкого, пораженного силикоантракозом (силикоз + антракоз). Антракоз - отложение угольной пыли в легких. На снимке видны черный пигмент и белые разрастания соединительной ткани. В норме должно быть все розовое и немного белого.

В крови нельзя увидеть макрофаги, так как они образуются в тканях из моноцитов. Поэтому в анализе крови вы не увидите графы “макрофаги”. Однако косвенно можно судить, что повышение моноцитов в крови означает скорое появление макрофагов в тканях. В начале воспалительного процесса моноциты повышаются в крови вследствие их выхода из костного мозга. А выходят они оттуда вследствие цитокинов, выделяемых в очаге воспаления нейтрофилами, тучными клетками и тканевыми макрофагами. В течение одних-двух суток моноциты мигрируют в ткани, где превращаются в макрофаги. В это время количество моноцитов может снижаться.

Схематическая анимация работы макрофага. Моноцит выходит из сосуда, превращается в макрофаг и начинает поглощать бактерии. “Конфетки”, выпадающие из макрофага, это цитокины и антимикробные вещества. Бактерии, которые макрофаг не поглотил, погибают от химической атаки.