Характеристика отдельных видов лейкоцитов

Нейтрофилы или микрофаги, как и все форменные элементы крови, созревают в костном мозге. Этот процесс занимает около 10 дней. Созревшие нейтрофилы задерживаются в костном мозге на 3-5 дней, составляя костномозговой резерв гранулоцитов.

В циркуляции нейтрофилы живут от 8 до 10 часов. Находящиеся в кровотоке нейтрофилы могут быть условно разделены на 2 группы: 1. свободно циркулирующие и 2. нейтрофилы, занимающие краевое положение в сосудах. Прикрепление нейтрофилов к сосудистому эндотелию происходит благодаря адгезивным молекулам (см. 3.10.1.). Между той и другой группой существует динамическое равновесие и постоянный обмен. Следовательно, в сосудистом русле содержание нейтрофилов приблизительно в 2 раза больше, чем количество, определяемое в вытекающей капле крови.

Нейтрофилы – самая многочисленная популяция лейкоцитов. У взрослого человека ежедневно обменивается приблизительно 1,6´10⁹ нейтрофилов, благодаря чему количество микрофагов сохраняется на постоянном уровне. Из этих цифр можно представить, какой громадный костномозговой резерв предшественников нейтрофилов имеется в организме человека. Нейтрофилы постоянно мигрируют из сосудистого русла. В отличие от лимфоцитов, они не возвращаются назад, подвергаясь элиминации с секретами слизистых оболочек (особенно в полости рта), или в течение 2-6 дней погибают в тканях. В норме отмирание нейтрофилов происходит незаметно. По образному выражению R. William, нейтрофилы ведут себя как опытные преступники, не оставляя следов.

Нейтрофилы являются высокодифференцированными клетками, не способными к дальнейшей пролиферации. Они содержат богатейший набор биологически активных субстанций, в том числе способных убивать бактерии, вирусы и раковые клетки. Нейтрофилы подвижны, легко проникают в экстравазальное пространство ткани, высокоактивны. При стимуляции нейтрофилы быстро реализуют свой цитолитический материал по отношению к вирусинфицированным клеткам и могут запускать у них генетические программы апоптоза (запрограммированной гибели). Нейтрофилы находятся в тесном взаимодействии с иммунной системой, особенно с мононуклеарами, являющимися не только фагоцитами, но и антигенпрезентирующими клетками (клетками, представляющими антиген лимфоцитам). Наконец, нейтрофилы обладают способностью выщеплять клеточные элементы из многослойных культур клеток или клеточных конгломератов, которые нередко образуются при злокачественных новообразованиях и некоторых вирусных инфекциях.

Нейтрофилы осуществляют цитотоксический эффект (киллинг) в отношении отдельных чужеродных клеток. Эта защитная реакция осуществляется в присутствии иммуноглобулинов класса G (см. 3.11.3). Нейтрофил подходит к клетке-мишени и убивает её на расстоянии с помощью активных форм кислорода, повреждающих мембрану.

Нейтрофилам не только свойствен фагоцитоз. Они синтезируют и секретируют провоспалительные цитокины – TNFa, IL-1, IL-6, IL-8, IL-12, интерферон a (Ifa), гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (GM-СSF), фактор, активирующий тромбоциты (PAF), фактор роста фибробластов, с помощью которых вовлекаются в борьбу новые эшелоны клеток, поступающих в очаг повреждения. Эти клетки выделяют биологически активные соединения, стимулирующие рост клеток и способствующие заживлению ран. К таким соединениям относится сравнительно недавно открытый цитокин – лейкоцитарный фактор роста, который стимулирует деление клеток соединительной ткани. В ответ на раздражители нейтрофилы активируются, проникают в поврежденные ткани, дегранулируют, высвобождают протеолитические и липолитические ферменты, обладающие бактерицидной активностью. Кроме того, они генерируют токсические производные кислорода.

Обладая фагоцитарной функцией, нейтрофилы поглощают не только бактерии, но и продукты повреждения тканей. В составе нейтрофилов содержатся ферменты, разрушающие бактерии. Нейтрофилы способны адсорбировать антитела и переносить их к очагу воспаления.

В нейтрофилах содержатся следующие протеазы:

Эластаза – сериновая протеаза азурофильных гранул, характеризующаяся широкой специфичностью по отношению к белковым субстратам. Она гидролизует эластин, протеогликаны, гемоглобин, фибриноген, а также неспиральные цепи коллагена, расщепляя поперечные связи между ними.

Эластаза нейтрофилов участвует в ряде процессов, связанных с воспалением поврежденных тканей. Она не только расщепляет структурные элементы соединительной ткани, но и способствует инфильтрации лейкоцитами очага воспаления, а также скоплению этих клеток в микрососудах. При активации нейтрофилов эластаза расщепляет молекулы сиалофорина (СD43), которые обеспечивают барьерную функцию клеточных мембран. Снижение концентрации сиалофорина в мембранах приводит к скоплению и адгезии клеток.

С активностью эластазы частично связана антимикробная функция нейтрофилов. В присутствии эластазы происходит отщепление от молекулы кателицидина – особого белка, освобождающегося из специфических гранул нейтрофилов при их дегрануляции, – С-концевого участка, обладающего бактерицидной активностью.

Эластаза приводит к угнетению в эндотелиоцитах синтеза простациклина, способствует адгезии и агрегации тромбоцитов и усилению синтеза PAF, стимулирует образование ингибитора активатора плазминогена, увеличивает экспрессию Р-селектина, обеспечивающего адгезию нейтрофилов к эндотелиальным клеткам и их последующую дегрануляцию.

Катепсин Gявляется нейтральной сериновой протеиназой азурофильных гранул нейтрофилов, близкой по своим свойствам к химотрипсину. Этот фермент способен разрушать гемоглобин, фибриноген, коллаген, казеин, эластин, протеогликаны и другие белки. Катепсин G стимулирует образование ангиотензина II, одновременно инактивируя брадикинин. С другой стороны этот фермент может разрушать белки, обладающие хемотаксическим действием на нейтрофилы.

Под воздействием катепсина G одноцепочечная форма урокиназного активатора плазминогена превращается в двухцепочечную, обладающую выраженной активностью по отношению к плазминогену.

При патологических состояниях, сопровождающихся мобилизацией нейтрофилов, освобожденный катепсин G способен стимулировать тромбоциты, приводя к увеличению концентрации внутриклеточного Са²⁺, и тем самым усиливать их агрегацию. Под его воздействием на мембране кровяных пластинок экспрессируется рецептор фибриногена.

Активатор плазминогена (АР)– сериновая протеиназа специфических гранул нейтрофилов. В нейтрофилах содержится АР тканевого и урокиназного типов. По всей видимости, эти ферменты играют существенную роль в фибринолизе при физиологических и патологических состояниях.

Кроме перечисленных ферментов, в составе нейтрофилов находятся и другие протеиназы: протеиназа 3 – сериновая протеиназа, участвующая в деструкции фагоцитированных микроорганизмов и вместе с эластазой играющая важную роль в деградации тканей при воспалении, коллагеназа, желатиназа и другие. В нейтрофильных гранулоцитах имеются цистеиновые протеиназы.Кним относитсяСа²⁺-зависимые колпаины, необходимые для активации нейтрофилов, так как они принимают участие в передаче сигналов от мембраны к внутриклеточным эффекторам.

Следует заметить, что в нейтрофилах также содержится набор ферментов, способствующих и препятствующих перекисному окислению липидов.

Наконец, нейтрофилы являются источником чрезвычайно активных соединений, образующихся из арахидоновой кислоты при воздействии липооксигеназы и получивших наименование лейкотриены. Эти соединения способны вмешиваться в течение самых различных физиологических функций организма.

Бескровная гибель нейтрофилов обусловлена механизмом, который позволяет выводить эти клетки “из игры”, не проявляя при этом агрессивного характера. Этим механизмом является апоптоз, с помощью которого нейтрофилы “добиваются” самоубийства, то есть активной смерти.

Базофилы долгое время считались рудиментарными клетками. Однако в последние два десятилетия выявлены их важные функции. Следует заметить, что в крови базофилов очень мало (40 – 60 в 1 мкл). Между тем в различных тканях, в том числе сосудистой стенке, содержатся тучные клетки, иначе называемые тканевые базофилы, которые выполняют те же функции, что и базофилы. Базофилы в кровотоке живут часы, тогда как срок жизни тучных клеток исчисляется месяцами и даже годами.

Функция базофилов и тучных клеток обусловлена наличием в них целой группы биологически активных веществ. К ним, в первую очередь, принадлежит гистамин – тканевой гормон, расширяющий кровеносные сосуды. В базофилах находятся противосвертывающие вещества – гепарин, хондроитинсульфаты А и С, дерматансульфат и гепарансульфат. Все перечисленные глюкозамингликаны при определенных условиях способствуют сохранении крови в жидком состоянии.

Базофилы способны синтезировать и секретировать фактор активации тромбоцитов – PAF, соединение, обладающее чрезвычайно широким спектром действия, и, в частности, резко усиливающее агрегацию тромбоцитов. Кроме того, базофилы синтезируют тромбоксаны (соединения, способствующие агрегации тромбоцитов), лейкотриены и простагландины – производные арахидоновой кислоты. В базофилах и тучных клетках содержится целый ряд протеолитических ферментов – трипсин, химотрипсин и другие протеиназы, дегидрогеназы и пероксидаза, а также соединение, получившее наименование фактор хемотаксиса эозинофилов. Последний способствует привлечению эозинофилов из сосудов в места скопления базофилов в органах-мишенях. При этом эозинофилы поглощают гранулы базофилов и приводят к разрушению гистамина с помощью фермента гистаминазы. При сенсибилизации базофилы начинают продуцировать и секретировать нейтрофильный хемотаксический фактор, серотонин, а также целый ряд биологически активных соединений, влияющих на кровоток и деятельность сердечно-сосудистой системы.

Основное назначение базофилов сводится к очищению среды от целого ряда биологически активных соединений, способных нанести вред организму. Кроме того, под воздействием биологически активных веществ базофилы регулируют местный кровоток, проницаемость капилляров, агрегацию тромбоцитов и свертывание крови. Имеются данные, что продуктам распада базофилов принадлежит важная роль в стимуляции образования новых базофилов.

Особо важную роль играют эти клетки при аллергических реакциях (бронхиальная астма, крапивница, глистные инвазии, лекарственная болезнь и др.), когда под влиянием комплекса антиген-антитело происходит дегрануляция базофилов, и биологически активные соединения поступают в кровь, обуславливая клиническую картину перечисленных заболеваний. Эта реакция осуществляется следующим образом: в ответ на специфические чужеродные агенты, именуемые антигенами (Аг), в организме образуются особые антитела, получившие наименование иммуноглобулины класса Е (IgE). Эти Ат имеют высокое сродство к базофилам и тучным клеткам. Прикрепляясь с помощью рецепторов к базофилам и тучным клеткам, IgE делает их чувствительными к последующему контакту с Аг. Когда сенсибилизированные (обладающие повышенной чувствительностью) клетки соприкасаются с Аг, вызвавшим образование IgE, на их поверхности образуется комплекс Аг+IgE, под воздействием которого базофилы и тучные клетки теряют гранулы и высвобождают целый комплекс биологически активных соединений. Попадая во внеклеточное пространство и распространяясь по всему организму, эти вещества, получившие наименование «анафилактические медиаторы», вызывают типичные аллергические реакции.

Количество базофилов резко возрастает при белокровии, стрессорных ситуациях и слегка увеличивается при воспалении.

Эозинофилы. Кинетика эозинофилов в костном мозге во многом напоминает созревание нейтрофилов, хотя этот процесс для эозинофилов осуществляется несколько быстрее (в среднем за 8 дней). Длительность пребывания эозинофилов в кровотоке не превышает 12 часов, после чего они проникают в ткани, где живут 10-12 суток, а затем разрушаются.

Эозинофилы содержат большое число крупных и мелких гранул, в которых находятся ферменты и многие биологически активные соединения. Основным компонентом гранул является главный щелочной белок, имеющий молекулярную массу около 1000 Да и играющий важную роль в защите от паразитов. Этот белок, прежде чем высвобождаться из эозинофилов, переходит из кристаллической формы в растворимую. Его особенность заключается в том, что он способен нейтрализовать целый ряд ферментов (b-глюкоронидазу, рибонуклеазу, фосфолипазу), а также медиаторы воспаления и гепарин. Все эти реакции крайне необходимы для ликвидации последствий аллергических реакций в организме.

В гранулах эозинофилов находятся гистаминаза, коллагеназа, эластаза, глюкоронидаза, катепсин, RNK-аза, миелопероксидаза, кислая фосфатаза и арилсульфатаза В. Кроме того, эозинофилы секретируют простагландины.

Эозинофилы обладают фагоцитарной активностью. Особенно интенсивно они фагоцитируют кокки. Фагоцитарная активность эозинофилов составляет приблизительно 75% от таковой нейтрофилов. Однако из-за малого числа эозинофилов их вклад в общую фагоцитарную активность относительно невелик.

В тканях эозинофилы скапливаются преимущественно в тех органах, где содержится гистамин – в слизистой и подслизистой основе желудка и тонкого кишечника, в легких. Здесь их число превышает содержание в крови в 200-300 раз. Эозинофилы захватывают гистамин и разрушают его с помощью особого фермента гистаминазы. В составе эозинофилов находится фактор, тормозящий выделение гистамина тучными клетками и базофилами. Эозинофилы играют далеко не последнюю роль в разрушении токсинов белкового происхождения, чужеродных белков и иммунных комплексов.

В эозинофилах содержатся катионные белки, которые активируют компоненты калликреин-кининовой системы и оказывают влияние на свертывание крови. Предполагается, что катионные белки, повреждая эндотелий, играют важную роль при развитии некоторых видов патологии сердца и сосудов.

Установлено, что эозинофилы продуцируют более 20 цитокинов и среди них хемокины, провоспалительные (IL-1, IL-6) и противовоспалительные (IL-4) цитокины.

Содержание эозинофилов резко возрастает при аллергических заболеваниях, когда происходит дегрануляция базофилов и выделение анафилактического хемотаксического фактора, который привлекает эозинофилы. При этом эозинофилы выступают как "чистильщики", фагоцитируя и инактивируя продукты, выделяемые базофилами.

При тяжело протекающих инфекционных заболеваниях число эозинофилов резко снижается, а иногда при подсчете лейкоцитарной формулы они вообще не выявляются (развивается анэозинопения). Появление в мазке крови эозинофилов считается хорошим прогностическим признаком и получило образное наименование розовой (по цвету эозинофила) зари выздоровления.

Моноциты живут в циркуляции от 36 до 104 часов, а затем уходят в ткани, где образуют обширное семейство тканевых макрофагов, конкретные характеристики которых варьируют в широких пределах и зависят от того, на какой территории оседает блуждающий периферический макрофаг – моноцит. Моноциты и макрофаги вместе образуют систему мононуклеарных фагоцитов (СМФ). Следует заметить, что клетки, объединяемые в фагоцитирующую систему, включают костномозговые предшественники, пул циркулирующих в крови моноцитов и органо- и тканеспецифические макрофаги. За 1 час из крови в ткани переселяется 7´10⁶ моноцитов.

Функции моноцитов и макрофагов весьма многообразны. Они являются чрезвычайно активными фагоцитами, распознают Аг и переводят его в так называемую иммуногенную форму, играют существенную роль в противоинфекционном и противораковом иммунитете, а также в метаболизме липидов и железа, синтезируют отдельные компоненты системы комплемента и факторы, принимающие участие в сосудисто-тромбоцитарном гемостазе, процессе свертывания крови и растворении кровяного сгустка. Кроме того, моноциты и макрофаги являются важнейшими регуляторами течения физиологических функций организма, ибо способны синтезировать и секретировать чрезвычайно активные биологические соединения – монокины, являющиеся составной частью цитокинов.

Лимфоциты, как и другие виды лейкоцитов, образуются в костном мозге, а затем поступают в циркуляцию. Здесь одна популяция предшественников лимфоцитов направляется в вилочковую железу, где в результате контакта со стромальными элементами и гуморальными факторами преимущественно полипептидной природы превращаются в так называемые Т-лимфоциты (от слова thymus). Другая популяция лимфоцитов у птиц попадает в сумку Фабрициуса – железу внутренней секреции, расположенную возле клоаки, и под влиянием ее гуморальных факторов образует B-лимфоциты (от слова bursa). У человека и млекопитающих окончательное формирование B-лимфоцитов происходит в костном мозге.

Популяция Т-лимфоцитов гетерогенна и представлена следующими классами клеток: Т-киллеры, или убийцы, осуществляющие лизис клеток-мишеней (киллинг – убийство), к которым можно отнести возбудителей инфекционных болезней, грибки, микобактерии, опухолевые клетки и другие, и Т-хелперы, или помощники иммунитета. Предположение о том, что среди Т-лимфоцитов имеется популяция супрессоров, не нашло экспериментального подтверждения.

Не менее сложна популяция В-лимфоцитов. Большинство из них в ответ на действие чужеродных антигенов продуцирует антитела или иммуноглобулины, т.е. является антителопродуцентами. Однако среди В-лимфоцитов также различают В-киллеры и В-хелперы.

В-киллеры выполняют те же функции, что и Т-киллеры. Что касается В-хелперов, то они способны представлять Аг и участвовать в реакциях гуморального иммунитета.

Существует группа клеток, получивших наименование ни Т-, ни В-лимфоциты. К ним относятся так называемые 0-лимфоциты, являющиеся, в основном, предшественниками Т- и В-клеток и составляющие их резерв. К 0-лимфоцитам также относят особые клетки, именуемые натуральные (природные) киллеры или NK-лимфоциты. Как и другие цитотоксические лимфоциты (CTL) NK-лимфоциты секретируют белки, способные пробуравливать отверстия (поры) в мембране чужеродных клеток и потому названные перфоринами. Кроме того, CTL содержат протеолитические ферменты (цитолизины), которые проникают в чужеродную клетку через образующиеся поры и разрушают ее.

Двойные клетки – несут на своей поверхности маркеры и Т-лимфоцитов (CD4+, CD8+), и В-лимфоцитов (CD20+, CD22+, CD72+ и др) и способны заменять как те, так и другие.

Более подробно о функции моноцитов и лимфоцитов будет сообщено в разделе «иммунитет».