16

Наши внутренние войска: врожденный иммунитет и рецепторы узнавания чужого

Продолжаю серию постов о том, как работает иммунитет. Предыдущий пост про типы иммунитетов здесь.

Врожденный иммунитет эволюционно заложен в нас, в нашем геноме. Мы его наследуем в виде эволюционной памяти о том, как “выглядят” чужие организмы. Под “выглядят” я подразумеваю не внешний вид микробов, а часто встречающиеся молекулы в составе чужеродных микроорганизмов.


Представлен этот иммунитет специальной системой белков, которая называется паттерн-распознающие рецепторы (PRR, Pattern Recognition Receptors).

Для простоты будем их называть рецепторы узнавания чужого.


Такие рецепторы могут свободно плавать в крови (циркулирующие рецепторы), жить на поверхности клеток (мембранные рецепторы) или находиться внутри самих клеток (цитоплазматические рецепторы).


Итак, механизм определения чужака - это система рецепторов, которая умеет реагировать на определенные молекулы, которых нет у человека, но которые присутствуют у других микроорганизмов. Это могут быть какие-то особые белки, углеводы или жиры. Совокупность таких веществ на поверхности чужеродных клеток (или вирусов) образует особый узор, узнаваемый нашей иммунной системой. Эти отличительные молекулярные узоры называются патоген-ассоциированные молекулярные шаблоны, или РАМР (Pathogen-Associated Molecular Patterns). Не путать с P.I.M.P.

Наши внутренние войска: врожденный иммунитет и рецепторы узнавания чужого Иммунология, Биология, Длиннопост

Кроме PAMP, есть и другие паттерны.

Например, DAMP (Damage-Associated Molecular Patterns) - молекулы, ассоциированные с повреждением собственных тканей. В норме эти вещества находятся внутри наших клеток и выходят наружу только в случае каких-либо поломок (например, механическое повреждение). Эти молекулы запускают иммунный ответ, не связанный с инфекцией. Таким образом, наши поврежденные клетки беспощадно уничтожаются иммунной системой, раненых она не берет. Так что иммунитет борется не только с микробами, но и вообще с любыми повреждениями (физическими, химическими, опухолевыми и т.д.)

Небольшая иллюстрация, как это работает

Наши внутренние войска: врожденный иммунитет и рецепторы узнавания чужого Иммунология, Биология, Длиннопост

Синие червячки - это рецепторы узнавания чужого (PRR). Они узнают конкретный класс чужеродных веществ (PAMP). Зеленый червячок - это как раз и есть чужеродная молекула на поверхности бактерии. Встретили такую молекулу - тревога!

Свободные рецепторы узнавания облепляют микроб и как бы ставят метку на нём. Такие помеченные чужаки легко распознаются следующими звеньями иммунной системы и будут атакованы с целью уничтожения (меченная бактерия, например, будет легко доступна для фагоцитоза). А разбуженные микробом рецепторы на поверхности макрофага запускают процесс поедания бактерии, дерзнувшей нарушить наш покой.

В следующем посте расскажу о некоторых циркулирующих рецепторах.

Всем хорошего иммунитета!

Дубликаты не найдены

+1

серия Смешариков была на эту тему

+1
Иллюстрация к комментарию
0

Если все так высокотехнологично, то нафига нам врачи?

(шутка)

Похожие посты
55

Наши внутренний войска: гены, антигены и главный комплекс гистосовместимости

Последний пост о врожденном иммунитете находится здесь. А данным постом я открываю серию об адаптивном иммунитете.


Определим некоторые понятия, дабы в дальнейшем было понятно, о чем идет речь.


Для понимания работы адаптивного иммунитета понадобится всколыхнуть память, дабы достать со дна воспоминаний начальные знания о генетике.

Наши внутренний войска: гены, антигены и главный комплекс гистосовместимости Иммунология, Иммунитет, Медицина, Биология, Видео, Гифка, Длиннопост

Полностью рассказать о генетике не получится, но базовые моменты попробуем разобрать. В теме о клетке, я упоминал, что каждая клетка содержит ядро. В ядре хранится ДНК, а ДНК - это материальная инструкция о строении нашего тела и всех происходящих в нем физико-химических процессах. По сути, ДНК - это трафарет, по которому можно нарисовать много одинаковых рисунков. В организме по такому трафарету “рисуются” клетки, ткани и органы.


Кирпичиками, из которых состоит ДНК, являются гены. Ген - участок ДНК, отвечающий за синтез одного белка (или РНК). А белок, по мнению одного небезызвестного деятеля, “есть способ существования белковых тел”. Итак, каждая клетка имеет одинаковый набор ДНК, а, следовательно, и одинаковый набор генов. Однако мы знаем, что не все клетки выполняют одну и ту же функцию. Мышечные клетки сокращаются, костные клетки формируют каркас, кожные - производят кератин и так далее. Такое разнообразие в функциях и строении возможно благодаря тому, что в различных клетках “работают” разные гены. Гены, которые “не нужны” данной клетке, находятся в спящем или подавленном состоянии. Некоторые гены должны работать только в какой-то особый момент. Например, если макрофаг получил сигнал от рецептора узнавания чужого, то этот стимул может пробудить часть генов, ответственных за фагоцитоз. Активация генов или их пробуждение называется экспрессией генов. Подавляя или замедляя экспрессию генов в клетке, организм регулирует деятельность клеток и органов.

Иллюстрация экспрессии (активации) генов

Также напомню, что любой белок состоит из особых молекул - аминокислот. На данный момент известно около пятисот аминокислот, но только двадцать из них используются для синтеза белка. Каждый ген содержит инструкцию о том, как собрать молекулу белка из аминокислот. Последовательность аминокислот - это и есть то, из чего состоят белки. Конечно, в состав белков могут входит и другие вещества, но основа - это аминокислоты.


Итак, резюмирую основы генетики 🙂 За строение белков отвечают гены. Большинство генов находятся в подавленном состоянии. Активация гена называется экспрессией. Гены находятся в ДНК, ДНК - в хромосомах, хромосомы - в ядре клетки.

Антиген - любое вещество, которое иммунная система может распознать как чужое. Слово “антиген” не означает что-то противоположное генам, которые находятся внутри ДНК. Здесь, скорее, понятие “антиген” нужно понимать как нечто чуждое, противоположное нашему организму. В большинстве случаев антигены имеют белковую природу.


Иммунный ответ обычно вызывает не весь антиген целиком, а какая-то его часть. Её называют антигенной детерминантой или эпитопом. Вещества, вызывающие аллергию, тоже относятся к антигенам. Один антиген может содержать несколько эпитопов.

Наши внутренний войска: гены, антигены и главный комплекс гистосовместимости Иммунология, Иммунитет, Медицина, Биология, Видео, Гифка, Длиннопост

Особенность адаптивного иммунного ответа лежит в способности различать собственные ткани и чужеродные вещества. Способность иммунитета “не трогать” свои собственные ткани называется иммунной толерантностью. Ну, а если иммунитет все же видит ткани своего организм как чужие, то развивается аутоиммунный ответ. Например, если какая-то бактерия содержит в себе антиген, очень похожий на белки наших тканей, то иммунная система по ошибке может начать атаковать орган, который содержит данный белок. Так, стрептококковая инфекция может давать осложнение на суставы, почки и сердце по описанному механизму.


Каким образом происходит распознавание по принципу свой-чужой и почему отторгаются пересаженные органы? Как наше тело может понять, что вот этот пересаженный орган - не наш, а чужой?


На заре трансплантологии ученые обнаружили некую совокупность генов, которые отвечают за продукцию белков, вызывающих отторжение пересаженного органа. Эта совокупность была названа главный комплекс гистосовместимости или MHC (Major Histocompatibility Complex). Именно комплекс этих генов отвечает за продукцию белков, которые вызывают наиболее активное отторжение пересаженных органов. Впервые у человека белки MHC были обнаружены на лейкоцитах, поэтому они получили название HLA - Human Leukocyte Antigen (человеческий лейкоцитарный антиген). Именно эти антигены на поверхности клеток чужих органов вызывают отторжение пересаженного органа, а отторжение - это результат атаки иммунной системы на трансплантат.


Итак, антигены главного комплекса гистосовместимости располагаются практически на всех клетках организма (кроме эритроцитов и плаценты) и представляют уникальный “отпечаток” для каждого человека. Если для донора найти реципиента с максимально похожим набором HLA, то иммунный ответ на пересаженный орган будет минимальным.


Но зачем эволюция придумала понятие гистосовместимости? Ведь миллионы лет назад никакая обезьяна не могла и помыслить о пересадке органов. Дальнейшие исследования показали, что MHC участвует в адаптивном иммунном ответе, а отторжение трансплантата, связанное с главным комплексом гистосовместимости, является “побочным эффектом” иммунитета. Однако слово “гистосовместимость” уже плотно вошло в научный лексикон, поэтому мы продолжаем использовать название главный комплекс гистосовместимости. Да и человеческий лейкоцитарный антиген HLA, положа руку на сердце, не совсем-то и антиген. Антигеном он становится только тогда, когда попадает в чужой организм. Попробую привести пример.


Предположим, внутри некоего Василия Брыжеечника есть здоровая печень, и он готов ею поделиться со своим не в меру алкогольным другом Иваном Хромосомовичем. Для Василия его собственная печень антигеном не является, ведь она родилась и выросла вместе с ним. Но как только печень попадет в организм Вани, то для его иммунитета чужая печень станет антигеном. Конечно, не вся печень, а только особые белки на поверхности клеток печени. Именно эти клеточные белки вызывают активный иммунный ответ в новом организме, и именно их и называют человеческим лейкоцитарным антигеном.

Наши внутренний войска: гены, антигены и главный комплекс гистосовместимости Иммунология, Иммунитет, Медицина, Биология, Видео, Гифка, Длиннопост

Грустная история Васи и Вани

Главный комплекс гистосовместимости бывает трех типов: MHC I, MHC II и MHC III. Нас интересуют первые два. MHC III отвечает за синтез нескольких компонентов комплемента и некоторых цитокинов.


MHC I располагается на всех клетках (кроме эритроцитов и плаценты) и выставляет наружу кусочки белков, которые непрерывно производятся внутри клетки. МНС I выносит наружу не весь белок, а только его часть - последовательность от 9 до 12 аминокислот.


Далее особый вид лейкоцитов - Т-лимфоциты - проверяет, свой это белок или чужой. Если белок принадлежит данному организму, значит, всё в порядке. Но представим, что в клетку попал вирус. В процессе размножения вирус синтезирует свои собственные белки, и некоторые из аминокислотных последовательностей этих белков попадают в MHC I комплекс. Как только такая клетка повстречала на своем пути подходящий T-лимфоцит, её часы сочтены. Лимфоцит уничтожает (или способствует уничтожению) всей клетки, которая несёт на себе чужеродные или измененные белки. Чужеродный белок мы в данном случае называем антигеном. Свои собственные белки тоже могут трактоваться лимфоцитами как антигены, тогда их называют аутоантигенами.

Наши внутренний войска: гены, антигены и главный комплекс гистосовместимости Иммунология, Иммунитет, Медицина, Биология, Видео, Гифка, Длиннопост

На иллюстрации показано, как MHC I выносит на поверхность клетки частички вирусных белков.

Спасибо, что дочитали. В следующем посте я продолжу рассказывать об антигенах и главном комплексе гистосовместимости, а также о клетках, специализирующихся на доставке антигенов лимфоцитам. Всем хороших генов и эффективного MHC!

Показать полностью 3 1
34

Наши внутренние войска: послесловие о врожденном иммунитете

Врожденный иммунитет действует на уровне молекул. Это одна из древнейших систем, которая есть даже у растений. Если резюмировать все мои предыдущие посты о врожденном иммунитете, то всё сводится к следующему. За тысячелетия эволюции у нас выработались вещества (в основном, белковой природы), которые связываются с определенным набором чужеродных веществ. Неважно, кому принадлежат эти вещества - всё происходит на уровне химических реакций по принципу взаимодействия лиганд-рецептор. Чужеродное вещество (например, бактериальный токсин или компонент клетки микроба) активирует “свой” рецептор, который запускает цепь реакций, приводящих к уничтожению возбудителя.


В следующих небольших картинках я сжато перечислил основные пункты работы врожденного иммунитета.

Наши внутренние войска: послесловие о врожденном иммунитете Иммунитет, Иммунология, Биология, Медицина, Длиннопост
Наши внутренние войска: послесловие о врожденном иммунитете Иммунитет, Иммунология, Биология, Медицина, Длиннопост

Но механизмы врожденного иммунитета не всегда могут сдержать инфекцию. Бактерии и вирусы мутируют, учатся обманывать наш врожденный иммунитет, вырабатывают свой собственный иммунитет против нашего иммунитета. Кроме того, существуют яды и токсины, о которых наш организм ничего не знает, но тоже должен как-то от них защищаться. Поэтому в ходе эволюции у человека выработался приобретенный (адаптивный или специфический) иммунитет. Справедливости ради стоит заметить, что это вид иммунитета достаточно древний и существует у многих видов животных, начиная с рыб.


Врожденный иммунитет реагирует на опасность достаточно быстро. Его задача - распознать проникновение чужеродного агента в организм. Это распознавание происходит в течение часов или даже минут. Однако в силу своей неспецифичности и ограниченности в диапазоне распознаваемых чужаков врожденный иммунитет может не справиться с инфекцией. Поэтому он активирует систему адаптивного иммунитета, который распознает конкретный чужеродный агент и направляет все усилия против этого нарушителя. Кроме того, приобретенный иммунитет запоминает нарушителя, вплоть до молекул, и в следующий раз при встрече с ним тут же его уничтожает.


В следующем посте я расскажу об антигенах и главном комплексе гистосовместимости.


Также вот список предыдущих постов по порядку:


Наши внутренние войска: вступление

Наши внутренние войска: клетка

Наши внутренние войска: рецепторы

Наши внутренние войска: какие бывают иммунитеты

Наши внутренние войска: врожденный иммунитет и рецепторы узнавания чужого

Наши внутренние войска: врожденный иммунитет и циркулирующие рецепторы

Наши внутренние войска: врожденный иммунитет и клеточные рецепторы

Наши внутренние войска: врожденный иммунитет и комплемент

Наши внутренние войска: врожденный иммунитет и фагоцитоз

Наши внутренние войска: Его Величество Воспаление

Наши внутренние войска: внешняя защита

Наши внутренние войска: лейкоциты

Наши внутренние войска: нейтрофилы

Наши внутренние войска: эозинофилы

Наши внутренние войска: базофилы и тучные клетки

Наши внутренние войска: моноциты

Наши внутренние войска: большие гурманы макрофаги

Наши внутренние войска: органы иммунной системы

Показать полностью 2
41

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.

Наши внутренние войска: большие гурманы макрофаги Иммунология, Иммунитет, Биология, Видео, Длиннопост

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.

Наши внутренние войска: большие гурманы макрофаги Иммунология, Иммунитет, Биология, Видео, Длиннопост

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.

Наши внутренние войска: большие гурманы макрофаги Иммунология, Иммунитет, Биология, Видео, Длиннопост

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

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

Наши внутренние войска: большие гурманы макрофаги Иммунология, Иммунитет, Биология, Видео, Длиннопост

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.

Наши внутренние войска: большие гурманы макрофаги Иммунология, Иммунитет, Биология, Видео, Длиннопост

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.

Показать полностью 5 1
93

Наши внутренние войска: моноциты

По сложившемуся ритуалу, вот ссылка на предыдущий пост о базофилах.


Вот мы и добрались до агранулоцитов. Несмотря на то, что к ним относятся только моноциты и лимфоциты, это огромная тема.


Моноциты относятся к незернистым лейкоцитам, в них нет гранул со всякими гистаминами и гепаринами. Они составляют от 3 до 11 % общей массы лейкоцитов.

Наши внутренние войска: моноциты Иммунитет, Иммунология, Биология, Длиннопост

Моноцит в капилляре (желтый с отростками). Рядом проплывает красный эритроцит.

Моноциты относят к фагоцитам - клеткам, способным поедать другие клетки и различные крупные частицы. Они рождаются в костном мозге, плавают 1-2 дня в крови, а затем попадают в разные ткани. Они - солдаты общего назначения, которые проходят одну и ту же боевую школу. А потом каждый солдат попадает в определенный род войск.


Наши внутренние войска: моноциты Иммунитет, Иммунология, Биология, Длиннопост

Моноцит в мазке крови. В центре видно большое подковообразное (бобовидное) ядро.

Моноцит мигрирует из крови в ткань и под действием различных веществ, выделяемых этой тканью, превращается в макрофаг. Макрофаги - большие клетки, призванные поедать наших врагов. Я о них расскажу отдельно. Во время воспаления моноциты спешат на помощь в очаг зла, где превращаются в воспалительные макрофаги. В обычное же время моноциты мигрируют в различные ткани и превращаются в “мирные” тканевые макрофаги, которые выполняют “уборочные” функции. Такие макрофаги называют оседлыми или резидентными. Они присутствуют практически во всех тканях организма: в коже, легких, кишечнике, селезенке, печени, нервной ткани и даже в костях. В каждой ткани резидентный макрофаг выполняет определенную функцию, и не всегда мирную. Особенно важны альвеолярные макрофаги (которые в легких) и кишечные. Важны потому, что в легких и пищеварительном тракте наш организм особенно плотно контактирует с внешним миром, который таит в себе миллионы маленьких чудищ, желающих нас съесть. Вообще, ткани, которые непосредственно соприкасаются с внешним миром, максимально упакованы разными защитными механизмами.

Наши внутренние войска: моноциты Иммунитет, Иммунология, Биология, Длиннопост

Макрофаги кожи - клетки Лангерганса в толще эпидермиса.

На срезе они видны как темно-красные клетки с отростками.

Наши внутренние войска: моноциты Иммунитет, Иммунология, Биология, Длиннопост

Макрофаг селезенки поглощает эритроциты (нужно же куда-то старые девать).

Стрелками указаны выросты мембраны макрофага, которыми он, словно щупальцами (или губами?), захватывает еду.

Наши внутренние войска: моноциты Иммунитет, Иммунология, Биология, Длиннопост

Клетки Купфера - макрофаги печени. Они также занимаются переработкой старых клеток крови.

Наши внутренние войска: моноциты Иммунитет, Иммунология, Биология, Длиннопост

Альвеолярный (легочный) макрофаг поглощает кишечную палочку.

Наши внутренние войска: моноциты Иммунитет, Иммунология, Биология, Длиннопост

Остеокласт - резидентный макрофаг костной ткани. Остеокласты уничтожают костную ткань (по мере роста кости, во время перестройки скелета и т.д.)

Моноциты производят кучу разных воспалительных веществ. Одни из них убивают микробы, другие стимулируют рост сосудов в очаге поражения. Третьи, такие как интерлейкин-1, заставляют печень вырабатывать C-реактивный белок (воспалительный белок, о котором упоминал здесь), фибриноген (участвует в свертывании крови) и некоторые другие вещества. Кроме того, моноциты наряду с макрофагами вырабатывают пирогены - вещества, заставляющие гипоталамус повышать температуру тела. Эти внутренние (эндогенные) пирогены вырабатываются макрофагами в ответ на внешние (экзогенные) пирогены. К внешним пирогенам относятся многие чужеродные вещества, такие как бактериальные токсины или частички микробных клеток, а также собственные разрушенные ткани. С помощью цитокинов - биологических смсок, посредством которых клетки общаются друг с другом - моноциты и макрофаги призывают нейтрофилы с эозинофилами в очаг воспаления. Моноциты ещё и вырабатывают интерферон, который замедляет размножение вирусов внутри клеток.

Моноциты и их потомки макрофаги участвуют во всех иммунных процессах. Они также служат мостиком между врожденным и приобретенным иммунитетом. Без работы врожденного иммунитета начало адаптивного иммунитета невозможно. Позже я расскажу ещё об одной важной функции моноцитов и макрофагов - антигенпрезентации. Ко всему прочему, макрофаги участвуют в аллергических реакциях гиперчувствительности замедленного типа. Это тип аллергии, которая развивается не сразу, а через несколько суток, а то и недель. К таким реакциям относятся, например, проба Манту или отторжение трансплантата.

Количество моноцитов увеличивается во время инфекционных заболеваний (например, корь, краснуха, туберкулез). Такое состояние называется моноцитозом. Оно характерно в первые сутки заболевания. Костный мозг начинает производить больше моноцитов, и они выходят в кровь. На вторые-третьи сутки воспаления, а также при хроническом воспалении моноциты мигрируют в ткани, поэтому их количество в крови снижается. Глюкокортикоиды (кортизол, преднизолон) и некоторые антибиотики также снижают количество моноцитов. Нормальным считается небольшое понижение моноцитов у беременных. Понижение моноцитов в крови называется моноцитопенией.


В следующей главе подробнее расскажу о макрофагах. Всем умеренных моноцитов и эффективных тканевых макрофагов!

Показать полностью 6
50

Наши внутренние войска: базофилы и тучные клетки

Пост про эозинофилы лежит тут.

А сегодня осталось рассмотреть последних представителей из рода гранулоцитов.

Базофилы являются зернистыми лейкоцитами, и их доля от общего количества лейкоцитов - самая маленькая (около 0,5%). Норма базофилов в крови - до 1 % (ноль тоже является нормой). Эти клетки окрашиваются щелочными или основными (basis) красителями. В мазке они видны как пурпурно-черные клетки с большим количеством крупных гранул. Гранул так много, что сквозь них трудно увидеть дольчатые ядра. Основная часть базофилов циркулирует в крови от шести часов до суток, после чего выходит в ткани.

Наши внутренние войска: базофилы и тучные клетки Иммунитет, Иммунология, Биология, Длиннопост

В базофильных зернах в большом количестве содержатся гистамин и гепарин, а также серотонин, пероксидаза и другие вещества, обеспечивающие воспалительную реакцию. Напомню, что гистамин вызывает расширение капилляров и увеличивает их проницаемость, также вызывает спазм гладких мышц, кожный зуд и увеличивает секрецию носовой и бронхиальной слизи. Спазм гладкой мускулатуры в кишечнике способствует развитию диареи или рвоты, спазм в бронхах - затруднению дышать. Гепарин замедляет свертываемость крови. Серотонин, как и гистамин, вызывает расширение капилляров и служит хемоаттрактантом для иммуных клеток. Пероксидаза ускоряет распад перекиси водорода до воды и атома кислорода, являющегося губительным для клеточных мембран.

Наши внутренние войска: базофилы и тучные клетки Иммунитет, Иммунология, Биология, Длиннопост

Электронная микроскопия базофила. В центре - три крупных сегмента ядра. Черные пятна B и MF - это базофильные гранулы. Буква М обозначает митохондрии.

Кроме того, базофильные зерна содержат специальные вещества (хемотаксические факторы) для привлечения эозинофилов и нейтрофилов в очаг воспаления.

Наши внутренние войска: базофилы и тучные клетки Иммунитет, Иммунология, Биология, Длиннопост

Фотография базофила в электронном микроскопе. В центре видно большое светло-синее ядро, вокруг - зеленоватые базофильные гранулы.

Двоюродные братья базофилов - тучные клетки. Ещё их называют лаброциты или мастоциты. Они чуть больше размером своих кузенов, но содержат точно такие же гранулы и выполняют схожие функции. Если базофилы созревают в костном мозге и выходят в кровь совершеннолетними, то тучные клетки выходят в кровь незрелыми. Они попадают в слизистые оболочки и соединительную ткань, где завершают созревание. Также мастоциты обладают меньшей подвижностью и живут гораздо дольше собратьев. Мастоциты в большом количестве представлены в покровных тканях: коже, кишечнике, легких.

Наши внутренние войска: базофилы и тучные клетки Иммунитет, Иммунология, Биология, Длиннопост

Электронная фотография тучной клетки. По центру расположено ядро, вокруг - множество гранул

Базофилы и тучные клетки имеют на своей поверхности Tall-подобные рецепторы, рецепторы к комплементу, к антителам класса IgE и IgG, а также к различным цитокинам. При активации этих рецепторов базофилы и мастоциты реализуют свои биологические эффекты. Tall-подобные рецепторы реагируют на бактерии, грибы и некоторые вирусы. Антитела класса Ig E вырабатываются в связи с аллергическими реакциями и глистной инфекцией. Антитела класса IgG вырабатываются в связи со многими инфекциями (бактериальными, вирусными, грибковыми).


Базофилы и тучные клетки играют ключевую роль в развитии аллергий. Однако первоначальная функция тучных клеток, располагающихся на границе нашего организма и внешнего мира, это привлечение к месту опасности других иммунных клеток. Обилие лаброцитов в покровных тканях позволяет им оперативно реагировать на любые повреждения (инфекция, травмы, ожоги и т.д.) Как только произошло нарушение целостности тканей, лаброциты выделяют гранулы с гистамином и серотонином.


Процесс выхода веществ из гранул называется дегрануляцией. Дегрануляция тучных клеток усиливает локальный кровоток, в результате чего в очаг выходят другие иммунные клетки (нейтрофилы, эозинофилы, моноциты и макрофаги). Как выглядит дегрануляция под микроскопом посмотреть можно здесь. Физиологический смысл дегрануляции - обеспечить больший приток крови, создать отек и привлечь остальных участников иммунного процесса. Отек нужен для того, чтобы ограничить распространение патогена и не допустить его распространение в кровоток (кровь притекает, но не оттекает). Если базофилов (мастоцитов) много и они дегранулируют слишком быстро и активно, то развивается аллергия вплоть до анафилактического шока.


Базофилы и тучные клетки слабо способны к фагоцитозу, но могут секретировать антимикробные вещества. Они также способны к образованию внеклеточных ловушек - этозу (подробнее об этом в нейтрофилах).

Наши внутренние войска: базофилы и тучные клетки Иммунитет, Иммунология, Биология, Длиннопост

Иллюстрация этоза тучной клетки.

А - тучная клетка “в покое”. B, C - тучная клетка образует внеклеточные ловушки в ответ на инфекцию пиогенным стрептококком. D - кокки “пойманы” в ловушку.

Кроме того, эффект гистамина привлекает эозинофилы и обеспечивает спазм гладких мышц кишечника. Белки, выделяемые эозинофилами, оказывают повреждающий эффект на личинки гельминтов, а также на эпителий кишечника. Эпителий отмирает и слущивается, вместе со спазмом кишечника этот механизм пытается изгнать глистов из просвета кишки. Антитела и комплемент также атакуют оболочку гельминтов вместе с активными формами кислорода, вырабатываемыми эозинофилами. Так что глистам тоже приходится несладко.

Наши внутренние войска: базофилы и тучные клетки Иммунитет, Иммунология, Биология, Длиннопост

Ещё одна электронная фотография тучной клетки.

Вещества, блокирующие действие гистамина, называются антигистаминными. Они блокируют рецепторы гистамина, в результате чего гистамин не может связаться с родственными белками. К таким веществам относятся супрастин, диазолин, цетрин и многие другие.


Ещё есть лекарства, которые относятся к стабилизаторам мембран тучных клеток. Эти вещества предотвращают дегрануляцию тучных клеток, а значит, никакие вещества из лейкоцитарных зерен не попадут в ткани или в кровоток. Дегрануляция блокируется не только у тучных клеток и базофилов, но и у эозинофилов, нейтрофилов и макрофагов. К лекарствам этого класса относятся, например, недокромил или тайлед. Часто применяются в лечении бронхиальной астмы и других легочных заболеваний.


Повышенное количество базофилов называется базофилией. Оно возникает при аллергиях, бронхиальной астме, язвенном колите, некоторых аутоиммунных заболеваниях (ревматоидный артрит, псориаз), а также при опухолевых заболеваниях крови (лейкозы, лимфомы). Также повышаться базофилы могут вследствие анемии, когда костный мозг в попытке компенсировать анемию усиленно синтезирует лейкоциты. Так как базофилы привлекают эозинофилы, то с большой долей вероятности при повышенных базофилах в крови будут повышены и эозинофилы.


Определить снижение базофилов в крови (базопения) практически невозможно, так как они быстро мигрируют из крови в ткань, и их отсутствие в крови нельзя рассматривать как нарушение.


В следующий раз расскажу о моноцитах. Всем хорошей весны и никаких аллергий!

Показать полностью 5
38

Наши внутренние войска: эозинофилы

Последний пост о нейтрофилах тут.


Эозинофилы по размеру чуть больше нейтрофилов и тоже относятся к гранулоцитам. Их количество в крови варьирует от 1 до 5% среди всех лейкоцитов. В гранулах этих клеток содержится большое количество главного щелочного белка (базисный протеин), который поражает личинки некоторых глистов и бактерии. Кроме этого, там содержатся другие белки, обладающие антимикробной и противовирусной активностью (катионный протеин, нейротоксин). Также эозинофилы способны образовывать большое количество перекиси водорода (за счет фермента эозинофильной пероксидазы), даже больше, чем нейтрофилы. Перекись водорода в совокупности с другими активными формами кислорода, как вы помните, губительны для клеточных мембран. И не только для микробных мембран, но и для наших тоже.

Наши внутренние войска: эозинофилы Иммунитет, Иммунология, Биология, Видео, Длиннопост

Эозинофил в мазке крови

Эозинофилы окрашиваются кислым красителем эозином, что дало название этим клеткам. Кстати, впервые такую окраску применил нобелевский лауреат Пауль Эрлих. Это вообще он придумал методы окраски, которые помогли открыть разные типы лейкоцитов.


Эозинофилы образуются в костном мозге, откуда выходят в кровь и плавают там 6 - 8 часов. После этого они мигрируют в различные ткани, где проживают свой век от пяти до десяти дней. Больше всего их находится в желудочно-кишечном тракте, но также их немало в легких, коже и некоторых других органах.


Наши внутренние войска: эозинофилы Иммунитет, Иммунология, Биология, Видео, Длиннопост

Сможете узнать эозинофилы?

Эозинофилы подавляют эффекты гистамина и гепарина. Напомню, гистамин как медиатор воспаления вызывает расширение капилляров и увеличивает их проницаемость, способствует отеку тканей, вызывает бронхиальный спазм и некоторые другие эффекты. Гистамин - один из активных участников аллергий. Гепарин - это вещество, которые замедляет свертываемость крови. Также эозинофил подавляет активность нейтрофилов, поэтому при возрастании эозинофилов количество нейтрофилов снижается. Нивелируя эффекты гистамина и гепарина, а также угнетая способность других клеток (базофилов) выделять эти вещества, эозинофилы способны контролировать аллергические и воспалительные реакции.

Наши внутренние войска: эозинофилы Иммунитет, Иммунология, Биология, Видео, Длиннопост

Электронная микроскопия эозинофила. Два больших образования по центру - сегментированное ядро. Черные “семечки” - гранулы с химическим оружием против микробов.

Эозинофилы также способны к фагоцитозу, но в гораздо меньшем объеме, чем нейтрофилы. Эозинофилы - активные участники противоглистной защиты. Лучше всего эозинофилы борются с личинками гельминтов и паразитами внутри тканей. Конечно, сама иммунная клетка не может переварить паразита - он слишком большой для нее. Гельминта нельзя просто сфагоцитировать, как несчастную одноклеточную бактерию. Поэтому противогельминтный иммунитет задействует многие механизмы защиты. Белки гельминтной оболочки активируют комплемент и стимулируют выработку антител. Комплемент и антитела сами по себе могут воздействовать на паразита, но также являются хемоаттрактантами (химически привлекательными) для эозинофилов, в результате чего те мигрируют в сторону гельминта, словно акулы, учуявшие кровь. Гистамин тоже является хемоаттрактантом для эозинофилов. Прибыв по месту вызова, гранулоциты начинают продуцировать различные токсические вещества, поражающие оболочку паразита. К сожалению, эти вещества поражают и наши собственные ткани. Воспаление - это всегда смерть невинных. Кроме выделения токсических веществ, эозинофилы продуцируют молекулы, стимулирующие разрастание соединительной ткани вокруг паразитов.

Вот видео атаки эозинофилов на круглого червя:

Полное описание работы здесь, там же есть и другие ролики. Видео снималось на Матригеле (специальная желатино-белковая среда для опытов), в живых тканях события будут развиваться по-другому. Но здесь показана модель миграции эозинофилов к месту обитания паразита. Для общения между собой эозинофилы используют цитокин лейкотриен-B4 - это как смска, которую клетки посылают друг другу для помощи. Кроме того, этот цитокин активирует работу макрофагов и нейтрофилов, усиливая их фагоцитоз и бактерицидные свойства.


Прямое воздействие эозинофилов на гельминты было показано in vitro, то есть “в пробирке” или вне живого организма. Хотя классически эозинофилы признают борцами против гельминтов, в настоящее время остается дискуссионным вопрос об их роли в борьбе с паразитами. Например, при изучении гельминтированных мышей эффект от эозинофилов описывается от значительного до незначительного и противоположного - то есть в определенных условиях эозинофилы даже подавляли иммунитет, защищая таким образом гельминтов (вот исследование, если вдруг кто не верит). Но это модель исследований на мышах, а человек - не мышь, и у него могут быть чуть-чуть другие механизмы и чуть-чуть другие гельминты. В заключении другой статьи, например, говорится “что эозинофилы вместе с антителами и комплементом участвуют в уничтожении личиночных стадий большинства, если не всех гельминтозных паразитов, изученных до сих пор”. В то же время, эозинофилы мало эффективны в борьбе против взрослых (“вылупившихся”) паразитов. Поэтому вопрос защиты от глистов и роль эозинофилов в нем остается открытым.


Эозинофилы способны фагоцитировать бактерии, грибки, собственные поврежденные ткани, но, как я уже писал, их фагоцитирующая способность гораздо ниже таковой у нейтрофилов. Несмотря на то, что эозинофилы способны подавлять действие гистамина, их собственные белки оказывают повреждающее воздействие на наши ткани. Так, основной белок повреждает эпителий почек, трахеи и желудочно-кишечного тракта, а пероксидаза губительна для бронхов. Нейротоксин и катионный белок разрушительно влияют на клетки нервной системы. Выделяемые эозинофилами токсические вещества повреждают дыхательный эпителий при бронхиальной астме. Катионный белок, кроме того, обнаруживается и в коже больных атопическим дерматитом.



В предыдущем посте о нейтрофилах я упоминал об особом виде клеточной защиты - нетозе (NETosis - Neutrophil Extracellular Trap, нейтрофильная внеклеточная ловушка). Эозинофилы также способны к образованию подобных ловушек, как, впрочем, и другие клетки иммунной системы. Более общее название для этого процесса - этоз (ETosis).


Итак, эозинофилы участвуют в противоглистном иммунитете, а также в развитии аллергических реакций. Эти клетки продуцируют базисный белок, повреждающий личинки гельминтов, а также много активных форм кислорода, являющимся губительным для личинок, бактерий и грибов. Вместе с тем активный эозинофильный ответ способен повреждать собственные ткани организма, поддерживая аллергические и некоторые аутоиммунные заболевания.


Эозинофилы повышаются при заражении глистами, при аллергических заболеваниях и некоторых инфекциях (например, туберкулез или сифилис). Это состояние называется эозинофилией. Эозинофилы наряду с нейтрофилами являются активными участниками воспалительных процессов при бронхиальной астме.


Снижение эозинофилов может быть вызвано приемом глюкокортикоидов (лекарства для подавления иммунитета). Наши внутренние глюкокортикоиды вырабатываются во время стрессов, поэтому стрессы, шок и травма также снижают количество эозинофилов. Такое состояние называется эозинопенией.

Показать полностью 2 1
94

Наши внутренние войска: нейтрофилы

Предыдущий обзорный пост о лейкоцитах здесь.


Описание лейкоцитов начну с нейтрофилов, так как это первые клетки, которые приплывают на помощь. Они - группа быстрого реагирования. Это клетки-камикадзе, которые погибают в борьбе с недругом. Но обо всем по порядку.

Наши внутренние войска: нейтрофилы Иммунология, Иммунитет, Биология, Видео, Длиннопост

Нейтрофил в электронном микроскопе и в мазке крови (в световом микроскопе). Видно темное сегментированное ядро и множество небольших серых гранул.

Нейтрофилы относятся к зернистым лейкоцитам и являются наибольшей популяцией среди белых клеток крови. Зерна (гранулы) этих лейкоцитов могут окрашиваться как кислотными красителями, так и щелочными - поэтому их назвали нейтрофилами. В норме их от 40 до 70 % от общего количества лейкоцитов. Они образуются в костном мозге и выходят оттуда по мере созревания. В крови могут присутствовать нейтрофилы разной стадии зрелости. Самые зрелые называются сегментоядерными. Более молодые формы называются палочкоядерными и могут составлять 1 - 6 %. Изредка могут встречаться юные нейтрофилы, но их в норме не больше 0.5 % в крови. Все другие формы нейтрофилов в крови не должны наблюдаться (они дозревают в костном мозге). Если юных и палочкоядерных становится больше, это говорит об активации иммунитета. Такое состояние ещё называют сдвигом формулы крови влево - организм столкнулся со свежей (острой) инфекцией или травмой и усиленно вырабатывает новые нейтрофилы. Бывает и сдвиг формулы вправо - в этом случае соотношение нейтрофилов сдвигается в сторону зрелых. Это происходит при любых состояниях, когда угнетен синтез нейтрофилов (например, при сильном недостатке витамина B12, при лучевой болезни).


Наши внутренние войска: нейтрофилы Иммунология, Иммунитет, Биология, Видео, Длиннопост

Нейтрофилы живут от 1 до 6 дней. Их большая часть дремлет у стенок мелких сосудов или мигрирует в ткани. Ещё есть резервная часть - зрелые нейтрофилы, ожидающие боевой тревоги в костном мозге. Получив сигнал об опасности, нейтрофилы активируются и спешат к месту горячих событий. Вещества, привлекающие нейтрофилы - это куски разрушенных бактерий (пресловутый PAMP), собственные поврежденные клетки (DAMP или алармины), активированный комплемент и некоторые другие биологически активные вещества, такие как цитокины. Цитокины - сигнальные молекулы, которые позволяют клеткам “общаться” друг с другом.


Нейтрофилы относятся к фагоцитам, то есть они способны поедать микробы и крупные частицы. В лизосомах нейтрофилов содержится двадцать видов разных ферментов. Лучше всего фагоцитируются те бактерии, которые покрыты биологическими “вкусняшками” - опсонинами (комплементом или антителами). Нейтрофилы поглощают бактерии, грибы, простейшие и собственные поврежденные (старые) ткани. Один нейтрофил может проглотить до 30 микробов (конечно, все зависит от размера чужака).

Наши внутренние войска: нейтрофилы Иммунология, Иммунитет, Биология, Видео, Длиннопост

Нейтрофил фагоцитирует бактерию туберкулеза. В тканях нейтрофил достигает размеров до 20 мкм (в крови - 12). А размер туберкулезной палочки - от 1 до 10 мкм.

Нейтрофилы также способны выпускать антимикробные вещества прямо во внеклеточное пространство. В результате этого повреждаются и те микробы, которые не получилось фагоцитировать.


Кстати, один из ферментов в зернах (гранулах) нейтрофилов - миелопероксидаза. Он имеет зеленоватый оттенок и окрашивает гной в зеленый цвет. А гной состоит из погибших нейтрофилов, моноцитов, микробов, поврежденных тканей и плазмы. Остальные 50 оттенков гноя зависят от вида микроба и тканей, в которых развернулась драматическая борьба.


Нейтрофилы содержат очень много гликогена - сложного сахара, который при разложении образует глюкозу. Глюкоза же используется клеткой для всяких энергетических нужд. В нейтрофилах мало органелл для синтеза белка, поэтому эти клетки долго не живут. Они активируются один раз, усиленно фагоцитируют бактерии, дают бурную реакцию в виде кислородного взрыва, продуцируют всякие токсические вещества, а потом погибают. Затем мертвые нейтрофилы съедаются макрофагами. Вот такие клетки “на один раз”.


Наши внутренние войска: нейтрофилы Иммунология, Иммунитет, Биология, Видео, Длиннопост

Нейтрофил поглощает грибок молочницы

Но это ещё не всё, на что способны нейтрофилы. Они умеют по-особому умирать, продолжая убивать микробы даже после своей героической гибели. Как только нейтрофил активирован, он выбрасывает наружу содержимое своего ядра - ДНК (а точнее, нити хроматина), к которому крепятся всякие токсические и воспалительные вещества. Эти длинные нити прилипают к тканям, а нейтрофил из последних сил ползёт в сторону. Нити переплетаются, образуя эдакую иммунную паутину или сеть. Этот процесс называется нетозом - внеклеточная нейтрофильная ловушка (NET - Neutrophil Extracellular Trap). В этой ловушке запутываются бактерии и застревают другие вредные вещества. Словно огромный паук, нейтрофил плетет вокруг себя смертельную паутину, после чего ядро лейкоцита разрушается, и иммунная клетка гибнет. Поэтому такой процесс ещё называют суицидальным нетозом. Однако есть и прижизненный нетоз, когда только часть ДНК нейтрофила выходит из клетки для образования ловушки. При этом для развития суицидального нетоза требуется несколько часов, тогда как витальный занимает от 5 до 60 минут. Активация разных рецепторов и разные вещества стимулируют свой тип нетоза.

Вот как очень примерно выглядит нетоз

А вот как нетоз виден в электронном микроскопе

Наши внутренние войска: нейтрофилы Иммунология, Иммунитет, Биология, Видео, Длиннопост

Бактерия клебсиелла попала в нейтрофильную ловушку. Цветная электронная фотография из легкого мышки:

Наши внутренние войска: нейтрофилы Иммунология, Иммунитет, Биология, Видео, Длиннопост

Понижение нейтрофилов в крови называется нейтропенией. Нейтрофилы снижаются при долго текущих инфекциях, затяжных воспалительных процессах, а также при некоторых вирусных инфекциях (например, корь, краснуха, гепатиты, ВИЧ или грипп). Острые вирусные инфекции стимулируют миграцию нейтрофилов из крови в ткань, поэтому наблюдается снижение нейтрофилов в крови. Тяжелые аллергии также могут вызвать снижение нейтрофилов. Существуют и другие причины нейтропений. Например, эозинофилы угнетают деятельность и синтез нейтрофилов.


Повышение нейтрофилов называется нейтрофилия или нейтрофилез. Организм реагирует увеличением нейтрофилов на любое воспаление, то есть при любых инфекциях в первые сутки заражения, а также при травмах, ожогах, при инфаркте миокарда и так далее. Кортизол и его аналоги (гормон стресса) повышают количество нейтрофилов - организм как бы подготавливается для возможных повреждений.


Как только нейтрофилы начали активную деятельность, они выделяют вещества (цитокины) для привлечения остальных участников иммунной реакции. Эти гранулоциты синтезируют почти все известные типы цитокинов. Нейтрофилы спешат на помощь в авангарде нашей защиты. Но завершают бой другие клетки - моноциты, макрофаги и лимфоциты.


В следующих постах расскажу о других гранулоцитах. Всем долгих дней и приятных ночей, берегите здоровье, и ваши нейтрофилы будут в норме :)

Показать полностью 5 1
67

Наши внутренние войска: лейкоциты

Прошлый пост о внешней защите здесь.


Мы начинаем знакомство с иммунными клетками и ступаем на тропу, ведущую в сокрытый мир маленьких живых существ. В этой вселенной разворачивается многовековая драматическая борьба с победами и поражениями, с затянувшимися конфликтами и перемириями. Здесь действуют суровые законы природы - съешь или будь съеден, убей или будь убит. Жизнь, написанная эволюцией и редактируемая современностью.

Наши внутренние войска: лейкоциты Иммунитет, Иммунология, Биология, Гифка, Длиннопост

Белая клетка крови среди эритроцитов

Лейкоциты - собирательное название белых клеток крови. “Лейкос” означает белый, ну, а “цитос” - вы уже знаете. Итак, в отличие от эритроцитов, лейкоциты - белого цвета. В норме их насчитывается от четырех до девяти миллиардов на литр крови. Это в тысячу раз меньше, чем эритроцитов (а их в нашем организме больше всего), но все равно очень много. На защиту нашего организма отведено большое количество ресурсов.

Наши внутренние войска: лейкоциты Иммунитет, Иммунология, Биология, Гифка, Длиннопост

Что может быть общего у жидкого кота и лейкоцита?

Лейкоциты образуются в костном мозге из родоначальной клетки - стволовой клетки гемопоэтической стволовой клетки, ГСК. ГСК дает начало не только лейкоцитам, но эритроцитам и тромбоцитам.

Под воздействием различных веществ эта клетка превращается (дифференцируется) во все остальные клетки крови. По-научному кроветворение поэтично называется гемопоэзом. Созревание эритроцитов называется эритропоэзом, а лейкоцитов - лейкопоэзом.


К лейкоцитам относятся нейтрофилы, базофилы, эозинофилы, тучные клетки, лимфоциты и моноциты. В клиническом анализе крови можно увидеть количественное содержание этих клеток (кроме тучных). Кстати, в лабораториях подсчет элементов крови осуществляет специальный прибор - гематологический анализатор, а раньше это делал человек. Но и сейчас лаборант может кинуть суровый взгляд в окуляр микроскопа, если получены сомнительные или плохие результаты.


Наши внутренние войска: лейкоциты Иммунитет, Иммунология, Биология, Гифка, Длиннопост

Белые клетки крови обладают схожими функциями. Самая базовая - это участие в иммунном ответе. Они способны к амёбовидному передвижению и могут ползти в сторону химически привлекательных веществ (это называется хемотаксис). Вот видео, если вы вдруг не видели как двигается амеба. Лейкоциты буквально просачиваются из крови в ткань, пролезая, словно коты, между тесными контактами клеток капилляров. Некоторые из них способны к фагоцитозу, другие выделяют вещества для инициации и поддержания воспалительной реакции.

Наши внутренние войска: лейкоциты Иммунитет, Иммунология, Биология, Гифка, Длиннопост

Лейкоцит просочился между клетками капилляра в соединительную ткань. Этот процесс называется диапедезом.


А вот тот же самый процесс запечатлен электронным микроскопом:

Наши внутренние войска: лейкоциты Иммунитет, Иммунология, Биология, Гифка, Длиннопост

Лейкоциты включают в себя клетки как врожденного, так и приобретенного иммунитетов. По классификации лейкоциты ещё разделяют на зернистые и незернистые. Их так называют потому, что при окраске красителями в зернистых клетках видны крупные гранулы или зерна. В этих зернах содержатся биологически активные вещества, выделяющиеся при иммунном ответе (например, гистамин или лизоцим). К зернистым лейкоцитам (гранулоцитам) относятся базофилы, эозинофилы и нейтрофилы. Гранулоциты, ко всему прочему, имеют ещё и сегментированное ядро (поэтому их называют полиморфноядерные или полинуклеары).

Наши внутренние войска: лейкоциты Иммунитет, Иммунология, Биология, Гифка, Длиннопост

А вот незернистые лейкоциты имеет более скромный облик. У них и гранул нет (агранулоциты), и ядро у них обычное (поэтому называются моноядерные или мононуклеары). К этим клеткам относят лимфоциты и моноциты.

Наши внутренние войска: лейкоциты Иммунитет, Иммунология, Биология, Гифка, Длиннопост

Уровень лейкоцитов колеблется в течение суток. Их содержание повышается после приема пищи, во время физических нагрузок и стресса, а также ближе к вечеру. Вот почему кровь лучше сдавать натощак и утром. Повышение лейкоцитов называют лейкоцитозом. Также повышаются лейкоциты во время инфекционных болезней и при лейкозах (рак крови). Во время беременности лейкоциты также могут незначительно повышаться.


Гормоны коры надпочечников - глюкокортикоиды - угнетают работу иммунной системы. Их важнейший представитель - кортизол, выделяемый в условиях стресса. Он стимулирует образование нейтрофилов, но в тоже время подавляет активность остальных иммунных клеток и в целом угнетает воспаление. Поврежденные ткани хуже заживают в условиях повышенного кортизола, так как иммунный ответ не развивается в должной мере. Поэтому важно не грустить во время любых заболеваний :) Синтетические глюкокортикоиды (такие как преднизолон или дексаметазон) используют в лечении аутоиммунных и аллергических заболеваний для подавления иммунитета. Например, крем “Тридерм” наряду с антибиотиком и противогрибковым средством содержит гормон бетаметазон, угнетающий местный (кожный) иммунитет.


К старости количество лейкоцитов снижается (как, впрочем, и весь иммунитет). У младенцев в первые пару недель после рождения лейкоциты могут быть повышены до тридцати миллиардов на литр (это нормально - реакция на родовой стресс за счет увеличения нейтрофилов). Длительные стрессы, депрессии и некоторые инфекционные болезни также приводят к снижению лейкоцитов. Низкий уровень лейкоцитов именуют лейкопенией.

Это обзорное описание большого семейства клеток, в следующих постах подробнее напишу о каждом виде лейкоцита. Всем тепла, меньше стрессируйте, и пусть лейкоцитов в вашей крови будет от 4 до 9 миллиардов на литр :)

Показать полностью 5
47

Наши внутренние войска: внешняя защита

По традиции, предыдущий пост о воспалении здесь.


Прежде чем начать о клеточном иммунитете, ещё немного отодвинемся от микромира организма и посмотрим на другие механизмы защиты нашего тела.


Начну с кожи. Этот орган выполняет кучу разных функций, одна из которых - защитная. Кожа похожа на трехслойный пирог, самый внутренний слой которого представлен подкожным жиром. Именно в этом слое откладывается та самая конфетка, которую мы не уравновесили физической нагрузкой. Средний слой содержит кровеносные и лимфатические сосуды, потовые и сальные железы, корни волос, а также много коллагена и эластина - белков, которые делают нашу кожу упругой и эластичной… Но хватит гистологии! Нас интересует наружный слой - пласт ороговевающих и ороговевших клеток, богатых белком кератином. Эти клетки постепенно слущиваются, не давая возможности любым прицепившимся к коже вредителям проникнуть глубже. Кроме того, кожа покрыта тонким слоем жира с жирными кислотами, в результате чего мы имеем кислую защитную пленку, которая губительна для большинства бактерий. Пот, кстати, кожу ощелачивает. Кожа выделяет и другие антимикробные вещества (например, лизоцим).


Наши внутренние войска: внешняя защита Иммунология, Иммунитет, Биология, Длиннопост

Клетки наружного слоя кожи - кератиноциты

Но существуют организмы, которые прекрасно себя чувствуют в кислой и жирной среде. Например, грибок малассезия. Он относится к условно-патогенным обитателям кожи, то есть становится вредным при определенных условиях.


Ещё один фактор защиты кожи - это слой микроорганизмов, которые в здоровых условиях подавляют рост других вредных бактерий. Однако в неблагоприятных условиях эти же самые микроорганизмы могут слишком активизироваться и доставить коже забот.


Кожа не любит быть грязной, пересушенной, долго охлажденной и сильно облученной (ультрафиолетом) - всё это снижает её защитные свойства. Зато она любит массажи, тепло и непродолжительные загары утром или вечером.

Наши внутренние войска: внешняя защита Иммунология, Иммунитет, Биология, Длиннопост

Малассезия на коже. Грибок - зеленые штуки среди чешуек кожи.

Далее движемся в сторону рта и носоглотки. Во рту вырабатывается слюна, которая содержит лизоцим и нуклеазы, расщепляющие частицы вирусов. Лизоцим - наш природный антибиотик, противовирусное и фунгицид, а говоря русским языком - уничтожает бактерии, вирусы и грибы. Конечно, его возможности не безграничны, активнее всего он справляется с грамположительными бактериями (стафилококки, стрептококки и другие), на других вредителей он воздействует гораздо слабее или не влияет вовсе. Но лизоцим является первой линией в обороне нашего организма. Он также содержится в слезной жидкости и грудном молоке. Ещё слюна содержит лейкоциты - иммунные клетки, о которых я расскажу в серии постов.


Нос также играет роль в нашей обороне. Кроме согревания и увлажнения воздуха, клетки носа производят слизь, имеющую бактерицидные свойства (например, здесь содержится все тот же лизоцим). Микроворсинки клеток носа (реснички) постоянно вытесняют слизь в сторону носоглотки, обеспечивая тем самым циркуляцию слизи и очищение носа от микрочастиц и бактерий. Воздух, пропущенный через нос, очищается гораздо лучше воздуха, который попал в легкие через рот. Холодный воздух способствует высыханию слизи и замедляет работу ресничек (вплоть до полного их исчезновения). Нос, в котором мало слизи и она никуда не движется, уязвим для инфекции.


В нашей трахее и бронхах также присутствуют клетки, которые вырабатывают густую слизь. Бактериям сложно проникнуть сквозь слой этой густоты и вгрызться в наши ткани. Но даже если б они и смогли, то не успели. Слизь с застрявшими в ней микроорганизмами постоянно выталкивается из дыхательных путей в сторону носоглотки, а затем проглатывается (или выплевывается). Выталкивание происходит благодаря специальным клеткам, имеющим микроворсинки (реснички). Такие клетки называют мерцательным эпителием, так как быстрое движение ресничек похоже на мерцание. Кстати, курение табака, содержащего смолы, усложняет работу ресничек, и слизь уже не так эффективно выводится наверх.


Вирусы, вызывающие острые респираторные инфекции (ОРВИ), поражают реснитчатый эпителий носа, трахеи и бронхов. К сожалению, защитные свойства слизи пасуют перед этими нарушителями (особенно, если работа мерцательного эпителия затруднена по тем или иным причинам). Хотя все индивидуально и зависит от местного иммунитета, общего состояния организма и количества возбудителей, попавших в ткани.

Наши внутренние войска: внешняя защита Иммунология, Иммунитет, Биология, Длиннопост

Реснички на эпителиальной клетке

Ну, хорошо, проглотили мы слизь с бактериями и вирусами. Но не все же они погибли под действием лизоцима и других веществ. А что дальше? Проследим судьбу проглоченного.


Из пищевода всё прямиком попадает в желудок. А желудок вырабатывает 2-2.5 литра желудочного сока, одним из компонентов которого является соляная кислота (кислота, Карл!) Таким образом, pH желудочной кислоты составляет 1,5-2. Напомню, что pH - это мера кислотности раствора (да простят меня химики за такое вольное толкование!) Чем меньше pH, тем сильнее кислота. Например, столовый уксус имеет pH около 3, а лимонный сок - 2. Такая кислая кислость нужна, чтобы активировать работу ферментов желудка и “размягчить” белки для дальнейшего переваривания. Но ещё одним эффектом такой кислотности является защитная функция. Кислота разрушает белки клеточной мембраны, а проникая внутрь клетки, разрушает белковые органеллы. Поэтому большинство живого гибнет в желудке. Гибнут там даже бактерии из бифидойогуртов, поэтому поедание таких продуктов с какими-либо лечебными (профилактическими) целями очень сомнительно.


К сожалению, некоторые микроорганизмы научились преодолевать кислотный ад. Например, хеликобактер пилори довольно неплохо чувствует себя в желудке, имея защиту от кислоты. Дизентерийная амёба в форме цисты также может преодолеть желудочный сок, так как цисте не страшна кислота. Яйца человеческой аскариды тоже устойчивы к действию желудочного сока.

Наши внутренние войска: внешняя защита Иммунология, Иммунитет, Биология, Длиннопост

Колония хеликобактер пилори - виновницы половины язв и гастритов

Продвигаемся дальше и попадаем в тонкий, а затем в толстый кишечник. Там нас встречают около пятисот видов разных бактерий, количество которых превышает все клетки нашего тела вместе взятые. Эта биомасса начинает формироваться с рождения и в своей зрелости представляет сложный уникальный микромир, тесно связанный с особенностями конкретного организма. Эти бактерии растут вместе с организмом и адаптируются к нему, а организм привыкает к ним. Иммунная система учится жить дружно с нашими кишечными питомцами, а они в ответ подавляют рост других вражеских бактерий. Более того, микрофлора стимулирует иммунитет для борьбы с болезнями, ведь ей и самой выгодно, чтобы хозяин был жив-здоров. Поэтому, даже если вы постараетесь специально вывести из строя ваш кишечник, пострадавшая микрофлора восстановится самостоятельно (например, после антибиотиков). Так как у детей кишечная флора находится в процессе формирования, да и сам иммунитет ещё не зрелый, они сильнее подвержены кишечным инфекциям. А вообще, новорожденные получают свой иммунитет с молоком матери, поэтому, с точки зрения иммунитета, грудное вскармливание просто необходимо малышу.


Ещё один орган, богатый микрофлорой, это влагалище. Специальные клетки выделяют гликоген (сложный сахар), который служит едой для лактобацилл (палочки Дедерлейна). Эти дружественные бактерии расщепляют гликоген до молочной кислоты, в результате чего стенки влагалища покрыты тонким кислотным слоем. А кислота, как вы уже знаете, губительна для многих бактерий и грибов.

Наши внутренние войска: внешняя защита Иммунология, Иммунитет, Биология, Длиннопост

Микроскопия влагалищного мазка. Лактобациллы видно в форме синих палочек.


Как видите, за миллионы лет эволюции организм выработал разнообразные методы защиты организма. Следующую серию постов я посвящу лейкоцитам. Всем добра, не переохлаждайте свои слизистые и берегите микрофлору :)

Показать полностью 4
212

Наши внутренние войска: Его Величество Воспаление

Предыдущий пост о фагоцитозе почитать можно здесь.


В народе говорят, иммунитет без воспаления - словно брачная ночь без невесты. Поэтому для понимания иммунных процессов нужно разобраться с этим явлением. Наберитесь терпения, здесь будет мало картинок и много текста.


Наверняка, многие слышали о воспалении, воспалительном процессе, воспаленных органах и даже о воспаленном воображении.

Наши внутренние войска: Его Величество Воспаление Иммунология, Иммунитет, Биология, Длиннопост

Все медики знают 5 столпов воспаления: температура, покраснение, отек, боль и нарушение функции воспаленного органа

Воспаление - это ответ организма на повреждение. Существуют и другие определения, изобилующие деталями и терминами, но суть сводится к простой мысли: воспаление пытается восстановить статус-кво нашего организма. В соответствии с этой задачей воспалительный процесс ограничивает повреждающий фактор, уничтожает его (если возможно) и восстанавливает поврежденные ткани.


Воспалительный ответ начинается при любом повреждении - механическом (укололи пальчик), химическом (вылили на себя серную кислоту), инфекционном (вдохнули пару миллионов вирионов гриппа) и любом другом.


В воспалении выделяют три фазы: фазу, собственно, повреждения, фазу отека и фазу восстановления. Конечно, это всё очень условно, и не существует каких-то критических моментов, когда одна стадия внезапно сменяет другую. Более того, эти фазы начинаются практически в одно и то же время, но в разные моменты преобладает тот или иной процесс.


Итак, предположим, некий страдалец уколол палец. В этом случае происходит нарушение целостности тканей, и наступает фаза повреждения. Внутриклеточные вещества выходят наружу из-за разрушения клеточной мембраны. Среди этих веществ есть специальные молекулы, которые называются DAMP (Damage-Associated Molecular Patterns) или алармины (alarm - тревога). Вездесущие иммунные клетки имеют рецепторы для узнавания подобных веществ и тут же реагируют на них.


Кроме того, если в рану попали микробы, то иммунные клетки активируются благодаря взаимодействию с чужеродным узором PAMP (Pattern-Associated Molecular Patterns). Ко всему прочему, активируется комплемент, который вызывает расширение мелких кровеносных сосудов, атакует бактерии и призывает на помощь иммунные клетки.


Наши внутренние войска: Его Величество Воспаление Иммунология, Иммунитет, Биология, Длиннопост

Иммунные клетки просачиваются из капилляров в ткань

Активированные в очаге повреждения иммунные клетки начинают выделять вещества, которые привлекают к месту воспаления другие иммунные клетки. Первыми туда приходят нейтрофилы и начинают борьбу с инфекцией. О нейтрофилах, как и о других клетках, будут отдельные посты. Вслед за ними тучные клетки выделяют гистамин, который расширяет мелкие сосуды и вызывает спазм более крупных. Кстати, гистамин содержится в волосках крапивы (наряду с муравьиной кислотой). Также вместе повреждения выделяется серотонин. Серотонин - это не только пресловутый гормон счастья в мозгах, но и три - четыре других эффекта в крови. Он повышает свертываемость крови и вызывает боль, щекоча нервные окончания. Биологически активные вещества, поддерживающие воспаление, называют медиаторами воспаления.

Наши внутренние войска: Его Величество Воспаление Иммунология, Иммунитет, Биология, Длиннопост

Тучная клетка. Темные капсулы содержат гистамин, гепарин и другие активные вещества.

В результате расширения сосудов воспаленный участок становится полнокровным, красным (это называется гиперемия). Если повреждение произошло на коже, то вначале она становится ярко-красной, алой. Затем движение крови замедляется, так как отводящие сосуды спазмируются, ткань отекает. Сворачиваемость крови повышается, эритроциты слипаются и происходит стояние (стаз) крови. Кожа приобретает темно-красный, бордовый или даже синюшный оттенок.


Иммунные клетки и жидкая часть крови выходят из сосудов в ткань. Ткань напитывается жидкостью и отекает. Отеку также способствует накопление веществ из разрушенных клеток (кислое содержимое лизосом, белки и др.) Кровь как бы пытается компенсировать разность в концентрации веществ в очаге воспаления и за его пределами (это называется по градиенту концентрации).


Отечные ткани в совокупности с медиаторами воспаления и кислой средой вызывают боль в месте воспаления. Кислая среда в очаге повреждения снижает эффективность местных обезболивающих, так как они лучше всего работают в слабощелочной среде. Если воспаление настолько сильное, что происходит омертвение тканей, то боль уменьшается, потому что нервные окончания погибают. Так что если рана с активным воспалением перестала болеть, это не всегда хороший знак.


Усиленный приток крови обеспечивает повышение температуры в очаге повреждения. Градусов добавляет и усиленный обмен веществ (“пожар обмена”). Если воспаление обширное и иммунный ответ очень активный, медиаторы воспаления достигают мозга, где действуют на гипоталамус. А гипоталамус является регулятором температуры тела. Внутри этого регулятора существует некая установочная точка, которая поддерживает постоянную температуру тела. Под действием медиаторов воспаления точка нормальной температуры смещается вверх, и гипоталамус начинает вести себя так, будто телу холодно. В итоге, повышается температура всего тела. Высокая температура замедляет размножение бактерий, а некоторых и вовсе убивает. Кроме этого, во время лихорадки создаются лучшие условия для работы иммунной системы. Вещества, которые способные повышать температуру, называются пирогенами. Не спешите сбивать температуру при простудах, если она не превышает 38.5 и вы удовлетворительно её переносите.


Вслед за отеком, уже к концу первых суток воспаления, начинается фаза восстановления поврежденных тканей. К сожалению, не все ткани могут восстановиться. Например, небольшие повреждения кожи, слизистых оболочек пищеварительного и дыхательных трактов способны восстанавливаться полностью. Клетки этих тканей могут делиться (например, клетки кишечника обновляются каждые 3 дня). А вот такие ткани, как сердечная мышца или нейроны центральной нервной системы восстановиться не могут. Они слишком сложно устроены, их клетки не могут делиться. Кости, связки и сухожилия занимают промежуточное положение по способности восстанавливаться.


В конечной стадии воспаления образуется соединительная ткань и растут новые сосуды (это называется ангиогенез). Организм пытается залатать повреждение и восстановить близлежащие ткани, которые пострадали в пламени воспаления. Результатом этого вы видим шрам. Конечно, рубец будет не всегда, всё зависит от глубины поражения и ткани, в которой возникло воспаление. Если виновника повреждения удалить невозможно, то вокруг очага воспаления формируется соединительнотканная капсула.


Существуют и специфические виды воспаления, особенности которых определяются конкретной причиной и тканью, в которой оно происходит. Например, гранулематозное воспаление характеризуется образованием гранулем - особых воспалительных бугорков (как при туберкулезе или подагре). Другим примером специфического воспаления является гнойное воспаление (в результате которого, к примеру, получается абсцесс - ограниченная полость с гноем). А когда во время простуды наши носы текут, в горле першит, и голос подобен гласу из преисподней, мы становимся свидетелями катарального воспаления.


Всем доброго здравия и поменьше воспалений!

Показать полностью 2
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: