Наши внутренние войска: врожденный иммунитет и фагоцитоз
Предыдущий пост о комплексе иммунных белков комплементе тут.
А сегодня расскажу про фагоцитоз. Я уже упоминал о нем ранее, но попробуем нырнуть глубже в омут этого процесса.
Итак, фагоцитоз - процесс поглощения клеткой крупных частиц. К таким веществам относятся как крупные молекулы, так и бактерии, вирусы, простейшие, а также свои собственные состарившиеся или поврежденные клетки.
Нейтрофил пытается съесть палочку сибирской язвы (картинка отсюда).
Нейтрофил - желтый справа, палочка - темно-оранжевая слева
Клетки, промышляющие фагоцитозом, называются фагоцитами. Чтобы поглощать другие микроорганизмы, фагоциты должны иметь внушительные размеры. Согласитесь, трудновато слопать хот-дог, если вы не больше сосиски. Например, макрофаг, относящийся к фагоцитам, имеет величину от 18 до 80 мкм. Для сравнения, размер кишечной палочки варьирует от 1 до 3 мкм, а эритроцита - около 7 мкм. Кстати, толщина человеческого волоса колеблется от 70 до 100 мкм. Так что фагоцит можно увидеть невооруженным глазом. Представьте, где-то внутри нашего организма ползает огромная клетка и убивает бактерии. Мы - это вселенная для миллиардов существ.
Как же фагоцит поймет, что перед ним нарушитель? Вот теперь нам пригодятся знания о рецепторах узнавания чужака (PRR). Именно они находятся на поверхности фагоцитов и будут активированы в случае соединения с лигандами, находящимися на поверхности бактерий или вирусов. Кроме того, рецепторы, свободно плавающие в крови (маннозосвязывающий лектин, липополисахарид-связывающий белок и другие) облепляют микробы и сигнализируют о них фагоцитам. Ещё внимание фагоцитов привлекают бактерии, покрытые комплементом и антителами (антитела - специальные белки против чужеродных веществ, до них доберемся позже). Вещества, делающие бактерии для фагоцитов более вкусными и заметными, называют опсонинами.
Синяя куча слева - фагоцит. На нем есть много разных рецепторов, сигнализирующих о том, что пора обедать.
Мембрана фагоцита покрыта разными типами рецепторов. Как только лиганд микроба встретился с одним из рецепторов, фагоцит прикрепляется к чужеродной клетке и поглощает её, словно прожорливая амёба. Кстати, макрофаги по форме и способу питания очень похожи на амёб. Есть даже гипотеза, согласно которой макрофаги произошли от амёб, но серьёзных подтверждений этому предположению пока нет. Но вот вам видео, как амёба поедает свою жертву.
После прикрепления к бактерии фагоцит выпячивает со своей поверхности щупальца (ложноножки) и обволакивает ими несчастного нарушителя. Щупальца полностью охватывают бактерию, смыкаются со всех сторон и образуют пузырёк, который погружается внутрь фагоцита. Такой пузырек с добычей внутри называется фагосомой.
Напомню, что внутри клетки присутствуют лизосомы - маленькие капсулы с кислотой и ферментами. Эти капсулы сливаются с фагосомой и выплескивают внутрь неё агрессивное содержимое. В итоге получается фаголизосома. Кислота и ферменты, будто желудочный сок, начинают переваривать бактерию. Бедняга томится в этом соусе несколько часов, после чего часть переваренного используется фагоцитом для своих питательных нужд, а остатки еды выбрасываются наружу (процесс называется экзоцитоз).
Кроме кислот и ферментов внутри фагосомы происходит так называемый кислородный взрыв. При этом образуются разные формы активного кислорода, который является токсичным для мембран клеток. К таким формам относятся перекись водорода, озон, оксид азота и некоторые другие. Перекись водорода при взаимодействии с хлором образует очень токсичную гипохлорную кислоту.
Фагоцитоз может и не завершиться (по разным причинам). Например, если фагоцит не смог переварить бактерии, и они разрушили его. Или бактерии остались жить внутри фагосомы, нарушив слияние фагосомы и лизосом (так коварно поступает туберкулезная палочка). В этом случае фагоцитоз называется незавершенным.
Описанный процесс можно увидеть в схематической анимации:
Бактерия, как и беда, не приходит одна. Поэтому в процессе трапезы фагоцит выделяет во внеклеточное пространство противомикробные вещества, чтобы убить остальные бактерии. К сожалению, эти вещества повреждают и собственные клетки (особенно при бурном воспалении). На войне как на войне - страдают и невинные.
Кроме того, фагоцит призывает на помощь и другие иммунные клетки. Делает он это с помощью специальных веществ, именуемых цитокинами.
Цитокины - биологически активные вещества, которые позволяют клеткам общаться друг с другом. Например, интерферон. Этот небольшой, но отважный цитокин стимулирует противовирусную активность. Сам по себе он не убивает вирусы, но заставляет клетки замедлять размножение вирусов. Кроме того, он активирует иммунитет и подавляет рост опухолей.
