Макрофаги: общие сведения

В 1882 г. И.И. Мечников впервые описал фагоцитоз. Вонзая в прозрачное тело личинки морской звезды шип розы, он наблюдал, что через несколько часов шип был окутан слоем "подвижных клеток". Если заноза была предварительно обмазана порошком кармина или краски индиго, то надвинувшиеся клетки оказывались наполненными этими красками. Клетки эти очень прожорливы и вбирают в себя все, что толъко могут захватить." И.И. Мечников назвал эти клетки макрофагами и указал на их связь с моноцитами крови. В 70-х гг. XX в. сформировалось представление о системе мононуклеарных фагоцитов (СМФ) , включающей в себя группу клеток, объединенных общностью происхождения (из моноцитов крови), строения и функций (активный фагоцитоз и пиноцитоз ). Особенностью структуры макрофагов является большое количество лизосом в их цитоплазме. Основные функции макрофагов - это участие в естественном, специфическом, противоопухолевом иммунитете и секреции различных биологически активных веществ.Мононуклеарные фагоциты (макрофаги) составляют наиболее важную группу способных к фагоцитозу долгоживущих клеток.

Макрофаги (МФ) млекопитающих - наиболее филогенетически древние элементы соединительной ткани и иммунной системы, ведущие происхождение от амебоцитов беспозвоночных и подвижных клеток кишечнополостных . Разнообразие МФ млекопитающих, представленных моноцитами крови , альвеолярными макрофагами легких , клетками Купфера в печени , клетками Лангерганса в коже и др., служит ярким примером разделения исходного клеточного типа на несколько более специализированных.

Все перечисленные разновидности МФ имеют характерные морфологические черты, биохимические и функциональные особенности. В то же время МФ позвоночных обладают широким спектром функций, что позволяет им осуществлять интегративные и регуляторные взаимодействия при реализации иммунного ответа. Таким образом, МФ позвоночных сочетают черты прогрессивной филогенетической дифференцировки и высокую степень полипотентности, характерную для неспециализированных клеток.

Макрофаги человека являются акцепторами любого внешнего воздействия: бактериальных и вирусных инфекций, лучевого и химиотерапевтического воздействия, а также эндогенных раздражителей (вторичные инфекции опухолей, сапрофитная флора, продукты клеточного распада). Спектр патогенов, с которыми взаимодействуют макрофаги, необыкновенно широк. Макрофаги обладают чрезвычайно чувствительными рецепторами, позволяющими им распознавать чужеродные молекулы, и толерантностью к нормальным клеткам собственного организма. Если Т-лимфоцитам для приобретения толерантности к "своему" необходим специальный инструктаж в процессе онтогенеза, то толерантность МФ по отношению к собственным клеткам организма можно считать врожденной.

Тканевые макрофаги и их предшественники - моноциты , промоноциты и монобласты - образуют систему мононуклеарных фагоцитов . Макрофаги - это долгоживущие фагоциты , имеющие много общих функций с нейтрофилами . Кроме того, макрофаги в качестве секреторных клеток участвуют во многих сложных иммунных и воспалительных реакциях, в которых не участвуют нейтрофилы.

Моноциты, как и нейтрофилы, покидают сосудистое русло путем диапедеза , но дольше циркулируют в крови: их период полуциркуляции составляет от 12 до 24 ч. После того как моноциты попадают в ткани, они превращаются в макрофаги, выполняющие специфические функции в зависимости от анатомической локализации. Особенно богаты этими клетками селезенка , печень , костный мозг и легкие , где функция макрофагов состоит в удалении из крови микроорганизмов и других вредных частиц.

Альвеолярные макрофаги , купферовские клетки , клетки микроглии , дендритные клетки , макрофаги селезенки, брюшины, костного мозга и лимфоузлов - все они выполняют специфические функции.

Мононуклеарные фагоцитов выполняет две основные функции, осуществляемые двумя разными типами клеток костномозгового происхождения:

- "профессиональными" макрофагами, главная роль которых - устранение корпускулярных антигенов, и

- антигенпрезентирующими клетками (АПК) , роль которых заключается в поглощении, процессинге и представлении антигена T-клеткам.

Макрофаги образуются из промоноцитов костного мозга , которые после дифференцировки в моноциты крови задерживаются в тканях в виде зрелых макрофагов, где и формируют систему мононуклеарных фагоцитов . Особенно высоко их содержание в печении медулярных синусах лимфатических узлов .

Макрофаги - долгоживущие клетки с хорошо развитыми митохондриями и шероховатым эндоплазматическим ретикулумом .

Роль макрофагов в иммунитете исключительно важна - они обеспечивают фагоцитоз , переработку и представление антигена T-клеткам. Макрофаги вырабатывают ферменты, некоторые белки сыворотки , кислородные радикалы , простагландины и лейкотриены , цитокины ( интерлейкины , фактор некроза опухолей и другие). Макрофаги секретируют лизоцим, нейтральные протеазы, кислые гидролазы, аргиназу, многие компоненты комплемента, ингибиторы ферментов ( антиактиватор плазминогена , альфа2-макроглобулин ), транспортные белки ( трансферрин , фибронектин , транскобаламин II ), нуклеозиды и цитокины ( ФНО альфа , ИЛ-1 , ИЛ-8 , ИЛ-12 ). ИЛ-1 выполняет много важных функций: воздействуя на гипоталамус, вызывает лихорадку ; стимулирует выход нейтрофилов из костного мозга; активирует лимфоциты и нейтрофилы . ФНОальфа (называемый также кахектином ) - это пироген . Во многом он дублирует действие ИЛ-1, но кроме того, играет важную роль в патогенезе септического шока , вызванного грамотрицательными бактериями. Под влиянием ФНОальфа резко увеличивается образование макрофагами и нейтрофилами перекиси водорода и других свободных радикалов . При хроническом воспалении ФНОальфа активирует катаболические процессы и тем самым способствует развитию кахексии - симптома многих хронических заболеваний.

Макрофаги продуцируют также активные формы кислорода , производные арахидоновой кислоты , фактор активации тромбоцитов , хемокины , колониестимулирующие факторы , факторы, стимулирующие пролиферацию фибробластов и разрастание мелких сосудов. Макрофаги регулируют пролиферацию лимфоцитов, разрушают опухолевые клетки, вирусы и некоторых бактерий ( Mycobacterium tuberculosis , Listeria monocytogenes ). В уничтожении внутриклеточных паразитов макрофагам принадлежит ключевая роль. Для этого они сливаются в гигантские клетки, которые под влиянием провоспалительных цитокинов объединяются в гранулемы. Образование гигантских клеток, возможно, регулирует интерферон гамма .

Основная функция макрофагов сводится к борьбе с теми бактериями, вирусами и простейшими, которые могут существовать внутри клетки-хозяина, при помощи мощных бактерицидных механизмов, которыми обладают макрофаги.

Таким образом, макрофаги являются одним из орудий врожденного иммунитета . Кроме того макрофаги наряду с B - и T-лимфоцитами участвуют и в приобретенном иммунном ответе , являясь "дополнительным" типом клеток иммунного ответа: макрофаги являются фагоцитирующими клетками, чья функция - "проглатывание" иммунногенов и процессирование их для представления T-лимфоцитам в форме, пригодной для иммунного ответа. Основные функции макрофагов представлены на рис. 10-9 .

T-лимфоциты распознают инфицированный макрофаг по экспонированию на его поверхности микробного антигена, находящегося в комплексе с гликопротеином MHC класса II , который в данном случае служит сигналом макрофага. В результате распознавания T-клетки выделяют лимфокины , стимулирующие внутриклеточное уничтожение возбудителя макрофагом (см. Макрофаги: уничтожение паразитов, избегающих фагоцитоза ; и Лимфокины, действующие на макрофаги ).

В отличие от лимфоцитов, макрофаги не обладают способностью специфичного узнавания. Кроме того, макрофаги, по-видимому, отвечают за индукцию толерантности (см. T-лимфоциты: толерантность ).

При аутоиммунных заболеваниях макрофаги удаляют из крови иммунные комплексы и другие иммунологически активные вещества.

Макрофаги участвуют в заживлении ран , удалении отживших клеток и образовании атеросклеротических бляшек .