Фагоцитоз

Фагоцитоз — процесс, при котором клетка захватывает и переваривает крупные частицы: бактерии, грибы, погибшие клетки, частицы пыли и другие чужеродные объекты. Это один из древнейших и главных механизмов защиты организма и уборки тканей.

Термин происходит от греческих слов «пожирать» и «клетка». Явление открыл в конце XIX века русский учёный Илья Мечников, получивший за работы по иммунитету Нобелевскую премию. Клетки, способные к фагоцитозу, называют фагоцитами.

🦠 Какие клетки выполняют фагоцитоз

Профессиональные фагоциты — это несколько видов лейкоцитов. Нейтрофилы первыми приходят в очаг воспаления и уничтожают бактерии, но живут недолго. Моноциты и образующиеся из них макрофаги работают дольше, убирают остатки тканей и погибшие нейтрофилы. Дендритные клетки поглощают микробы прежде всего для того, чтобы показать их фрагменты лимфоцитам.

Ограниченной способностью к фагоцитозу обладают и другие клетки, например эозинофилы, клетки эпителия и фибробласты. Однако основную нагрузку по уничтожению микробов несут нейтрофилы и макрофаги.

⚙️ Стадии фагоцитоза

1. Хемотаксис — фагоцит движется к объекту по градиенту сигнальных веществ: хемокинов, компонентов комплемента, продуктов бактерий.
2. Распознавание и прикрепление — рецепторы фагоцита узнают объект напрямую или через метки-опсонины.
3. Поглощение — клетка обволакивает частицу выростами мембраны и замыкает её в пузырёк — фагосому.
4. Образование фаголизосомы — фагосома сливается с лизосомами и гранулами, содержащими ферменты.
5. Уничтожение и переваривание — микроб погибает и расщепляется, остатки удаляются из клетки или используются для показа лимфоцитам.

🏷️ Опсонизация

Многие бактерии покрыты скользкой капсулой, которую фагоцит плохо распознаёт. Чтобы облегчить захват, организм метит микробы особыми белками — опсонинами. Главные опсонины — антитела класса IgG и фрагмент С3b системы комплемента. На поверхности фагоцитов есть рецепторы к ним, поэтому помеченный микроб поглощается намного быстрее. Опсонином служит и С-реактивный белок.

⚔️ Как фагоцит убивает микроб

Различают кислородзависимые и кислороднезависимые механизмы. При поглощении микроба в нейтрофилах и макрофагах резко усиливается потребление кислорода — происходит окислительный, или респираторный, взрыв. Фермент НАДФН-оксидаза образует активные формы кислорода, а фермент миелопероксидаза превращает их в ещё более агрессивные соединения, например хлорноватистую кислоту.

Кислороднезависимые механизмы включают закисление содержимого фаголизосомы, действие лизоцима, разрушающего стенку бактерий, белков-дефенсинов, пробивающих мембраны, протеолитических ферментов и белков, связывающих железо, необходимое микробам. Макрофаги дополнительно вырабатывают оксид азота.

🧹 Фагоцитоз как уборка

Фагоцитоз нужен не только для борьбы с инфекцией. Каждый день макрофаги поглощают огромное число клеток, погибших путём апоптоза, — особый вариант этого процесса называют эффероцитозом. Так удаляются стареющие эритроциты в селезёнке и печени, отработавшие нейтрофилы в очаге воспаления, лишние клетки при развитии тканей. Поглощение апоптотических клеток не вызывает воспаления и, наоборот, переключает макрофаги в восстановительный режим.

⚠️ Нарушения фагоцитоза

Если фагоциты не справляются со своей задачей, человек становится уязвим к бактериальным и грибковым инфекциям. Нарушения бывают врождёнными и приобретёнными.

• Нейтропения — снижение числа нейтрофилов после химиотерапии, при болезнях костного мозга или врождённая; оценивается по общему анализу крови.
• Хроническая гранулематозная болезнь — наследственный дефект НАДФН-оксидазы, при котором фагоциты захватывают микробы, но не могут их убить.
• Дефекты адгезии лейкоцитов — клетки не выходят из сосудов в очаг, поэтому гной почти не образуется.
• Недостаточность комплемента и антител — ослабляется опсонизация, особенно страдает защита от бактерий с капсулой.
• Приобретённые нарушения при плохо компенсированном сахарном диабете, длительном приёме глюкокортикоидов, алкоголизме, после удаления селезёнки.

Некоторые микробы научились избегать фагоцитоза: прячутся под капсулой, выделяют токсины, убивающие фагоциты, или выживают внутри них. Так поступают, например, возбудители туберкулёза и лейшманиоза. В ответ организм ограничивает такие очаги, формируя гранулёмы.

Обратная сторона фагоцитоза — повреждение собственных тканей. Ферменты и окислители, выходящие из фагоцитов, разрушают окружающую ткань, а скопление гноя в замкнутой полости приводит к образованию абсцесса.