Что такое фагоциты и какова их роль в организме

Функции фагоцитов

Фагоциты – незаменимое звено иммунной системы. Анализируя главные характеристики разных типов фагоцитарных клеток, можно решить, что их основная задача – защищать от инфекции. Но это далеко не единственная их функция. Они «пожирают» (процесс фагоцитоза) твердые частицы, которые в человеческом организме являются патогенными, очищают кровь, поддерживают здоровье внутренних органов и выполняют еще множество полезных функций.

1. Защита от инородных тел

Чтоб понять, как фагоциты выполняют эту функцию, достаточно вспомнить, что происходит, когда в тело вонзается заноза. Если ее сразу не удалить, то место вокруг инородного тела воспаляется и нагнаивается, а через некоторое время гной вместе с занозой вырывается наружу. Гной, как мы уже знаем, это отмершие фагоциты, которые таким образом создали ограждение для грязи и инородного тела от здоровой ткани организма.

2. Защита от опухолей

В наше время ученым уже точно известно, что практически каждую минуту на разных участках человеческого тела происходят сбои, в результате которых клетки начинают неправильно делиться и перерождаются в злокачественные. Если этот процесс не остановить, образуются раковые опухоли. Но если организм здоров и иммунная система работает правильно, фагоциты немедленно отыскивают перерожденные клетки и уничтожают их, предотвращая таким образом онкологические заболевания.

3. Поддержание апоптоза

В среднем организм взрослого человека – это примерно 100 триллионов клеток. Некоторые могут жить не больше 1-2 суток, другие – и по несколько лет. Но в любом случае ежедневно 70 миллиардов клеток гибнет. Куда они деваются? Их «пожирают» макрофаги. Когда любая клетка гибнет, от нее исходят некие вещества, которые притягивают фагоцитов. Вот они и уничтожают старые клетки и тем самым освобождают место для новых. Этот процесс называется апоптозом.

4. Защита от болезней

Фагоцитарные образования способны предотвращать заболевания, не связанные с инфекцией, опухолью или другими причинами, которые могут быть интересны для фагоцитов. Взять к примеру атеросклероз. Активность макрофагов помогает замедлить процесс развития этой болезни. Когда холестерин проникает под внутреннюю выстилку сосудов, макрофаги «поедают» частицы жира и вместо него образуются так называемые пенистые клетки. Но фагоцитарные клетки не способны полностью уничтожать липиды, поэтому холестериновые бляшки продолжают образовываться на стенках сосудов, хотя в некоторых случаях и несколько медленнее.

5. Поддержание работоспособности иммунитета

Фагоцитарные клетки обладают способностью стимулировать активность друг друга, а также других агентов иммунной системы. Кроме того, фагоциты выделяют специфические вещества, которые влияют на костный мозг, а тот продуцирует еще больше клеток иммунной системы.

6. Способствуют восстановлению тканей

Фагоциты могут не только «пожирать», они также принимают участие и в формировании тканей. Так, если на любом участке тела появляется серьезное повреждение, фагоциты способствую образованию рубцовых клеток (фибробластов). В результате в месте повреждения появляется «латка» в виде рубца. Этот процесс происходит не только при внешних повреждениях кожи. Фибробласты незаменимы для рубцевания язвы органов ЖКТ и заживления миокарда в постинфарктный период.

Механизмы уничтожения чужеродных агентов

Кислородозависимый внутриклеточный фагоцитоз

При осуществлении захвата патогена увеличивается потребность организма в кислороде, поскольку именно из него образуются перекись водорода и гидроксильные радикалы. Эти активные формы обладают способностью к разрушению микроорганизмов благодаря своим токсичным свойствам. 

Кислородонезависимый внутриклеточный фагоцитоз

Существуют пути ликвидации вредоносной частицы, не зависящие от кислорода. Они считаются менее действенными. Характерной особенностью кислородонезависимый способ фагоцитоза является использование:

• электрически заряженных белков, повреждающих мембрану клетки;
• лизозимов, разрушающих стенку бактерицидной клетки; 
• лактоферринов, удаляющих из патогенов железо;
• протеаз и гидролаз, которые участвуют в переваривании белков разрушенных вредителей.

Внеклеточный путь фагоцитоза

Активизированные макрофаги выделяют оксид азота. На первом этапе происходит внутриклеточный синтез этого вещества. Затем после контакта клетки-поглотителя с агрессором оксид азота высвобождается. Рост опухоли стимулирует выброс цитокинов, осуществляющих борьбу с раковыми клетками. 

Этапы фагоцитоза

1. Хемотаксис. Инородная частица, проникнувшая в организм, выделяет хемоаттрактанты. Эти частицы дают сигнал иммунной системе о наличии вредоносного объекта. Запускается процесс биохимических реакций.  Сначала в кровь выбрасываются соединения, которые вызывают воспалительный процесс. Старт воспаления активизирует фагоциты. Нейтрофильные гранулоциты (подвид лейкоцитов), «почувствовав» присутствие хемоаттрактантов, совершают выход из крови в ткани, чтобы отправиться к очагу воспаления. Проникновение агрессора в организм запускает процесс, подобный эффекту домино: включается множество физиологических явлений клеточного и субклеточного рода. Их количество исчисляется сотнями. 
2. Адгезия. После того, как клетки поглощения приблизились к патогену, они протягивают к вредителю свои отростки, связываются с ним и идентифицируют его. Процесс захвата не происходит мгновенно, поскольку фагоциты должны убедиться, верно ли они распознали вредоносного агрессора с помощью своих рецепторов. 
3. Активация мембраны. Третья по последовательности стадия характеризуется подготовкой мембран на поверхности клеток-защитников к обволакиванию и ликвидации патогена.
4. Погружение. Мембрана, представляющая собой пластичную субстанцию, при контакте с чужеродным объектом меняет форму. Сначала фагоцит протягивает к вредителю отростки, затем растекается вокруг, наползает на инородную частицу и поглощает ее.
5. Образование фагосомы. Фагосома представляет собой пузырек внутри клетки-защитника. Он образуется в результате полного захвата «чужака» и наружного замыкания мембраны. Патоген остается блокированным внутри фагосомы.
6. Формирование фаголизосомы. Параллельно с предыдущими стадиями фагоцитоза, внутри клетки-поглотителя активизировались органеллы (лизосомы с «пищеварительными» ферментами клетки). Сразу после захвата вируса эти органеллы подходят к плененной частице. Происходит слияние мембран лизосом с оболочкой фагосомы. Содержимая в органелле жидкость изливается в пузырь. Таким образом, лизосомы представляют собой оружие против вредоносного объекта.
7. Киллинг. Под воздействием органеллы захваченная частица переваривается. Затем пузырь, в котором был заблокирован агрессор, расщепляет его.
8. Удаление продуктов расщепления. На этом этапе происходит чистка организма от остатков уничтоженного патогена. Мешочек с расщепленным вредителем приближается к внешней мембране фагоцита и соединяется с ней. Так происходит удаление остатков поглощенной инородной частицы из клетки. Фагоцитоз на этом завершается.

Как «работают» фагоциты в человеческом организме

Для человека фагоциты важны тем, что они защищают организм от бактерий, токсических веществ и некоторых вирусов. Некоторые из этой группы клеток способны продуцировать разные биоактивные вещества, стимулировать воспалительные реакции, а также активизировать работу других агентов иммунной системы. По сути, фагоциты – это вторая линия обороны организма от патогенов, которые через защитные барьеры все же проникли в организм. Процесс поглощения фагоцитарными клетками опасных для человека веществ называется фагоцитозом.

Чтобы было проще понять, как работают фагоциты в человеческом организме, следует вспомнить амебу – представителя одноклеточных, известного большинству со школьной программы. Как и амеба, фагоцит имеет так называемые ложные ножки, которыми обволакивает свою добычу и поглощает ее. Кстати, ученые предполагают, что амебы и фагоциты, с точки зрения эволюции, являются родственниками.

Когда в организм проникает патоген, фагоциты улавливают распространяющиеся от него химические вещества и направляются к ним. Когда патоген соприкасается с рецепторами фагоцита, происходит фагоцитоз. После того, как враждебное для организма вещество проникло внутрь фагоцитарной клетки, она использует окислители или оксид азота для уничтожения «врага». Остатки «съеденного» патогена фагоцит выбрасывает обратно на свою поверхность, после чего «переваренные» вещества проникают в лимфу и выводятся из организма.

Правда, в некоторых случаях фагоциты оказываются беспомощными перед «врагом». Такое обычно случается, когда патоген оказывается в месте, к которому фагоциты не способны добраться. Также некоторые «враги» могут продуцировать химические вещества, которые не дают фагоциту приблизиться к непрошенному гостю. Кроме того, иногда фагоцитарные клетки могут терять «работоспособность» из-за нарушений в иммунной системе.

Всегда ли фагоциты полезны

Лучшие материалы месяца

• Коронавирусы: SARS-CoV-2 (COVID-19)
• Антибиотики для профилактики и лечения COVID-19: на сколько эффективны
• Самые распространенные «офисные» болезни
• Убивает ли водка коронавирус
• Как остаться живым на наших дорогах?

Механизм воздействия на патогены у фагоцитов отработан тысячелетиями эволюции. Но даже это не делает их абсолютно безопасными и полезными для человеческого организма. И во многом виной не столько сами фагоциты, сколько условия современной жизни человека. Плохая экология, хронические стрессы часто приводят к тому, что в принципах работы фагоцитов появляются сбои. Взять хотя бы аутоиммунные заболевания. Эта группа болезней вызвана тем, что вследствие сбоя иммунитет воспринимает клетки собственного организма как патогены. Как следствие, фагоциты «набрасываются» на ткани почек, суставы, разные части сердца, и организм начинает стареть в несколько раз быстрее.

В человеческом организме присутствует огромное количество клеток специфического действия – фагоцитов

Они взаимодействуют между собой и другими клетками, поэтому очень важно, чтоб этот процесс проходил правильно. Любой дисбаланс этого взаимодействия влечет за собой проблемы со здоровьем

Лучшая помощь для правильной работы фагоцитов – это соблюдение здорового образа жизни, правильного питания и поддержания иммунитета в норме.

Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru

Автор статьи:

Фурманова Елена Александровна

Специальность: врач педиатр, инфекционист, аллерголог-иммунолог.

Общий стаж: 7 лет.

Образование: 2010, СибГМУ, педиатрический, педиатрия.

Другие статьи автора

Будем признательны, если воспользуетесь кнопочками:

Функция фагоцитоза

Функция фагоцитоза заключается в попадании твердых частиц в клетку. Фагоцитоз является типом эндоцитоз, когда клетки поглощают молекулы через активный транспорт в отличие от молекул, пассивно диффундирующих через клеточная мембрана, Только определенные маленькие молекулы могут легко проходить через клеточную мембрану; более крупные должны проходить через специальные каналы в клетке или проглатываться через эндоцитоз. Другие типы эндоцитоза включают пиноцитоз также называется «питье клеток», и рецептор опосредованный эндоцитоз, когда молекулы связываются со специфическими рецепторами на клеточной мембране, что заставляет клетку поглощать их.

Фагоцитоз отличается от пиноцитоза, потому что фагоцитоз включает в себя проглатывание твердых частиц, в то время как пиноцитоз – проглатывание жидких капель. Фагоцитоз также используется клетками для поглощения частиц гораздо большего размера, чем те, которые попадают в организм при пиноцитозе. Некоторые одноклеточные протисты, такие как амебы, используют фагоцитоз для проглатывания частиц пищи; это буквально, как они едят еду. Поскольку все их тело состоит из одной клетки, они могут поглощать частицы пищи, поглощая их, а затем переваривать эти частицы, соединяясь с лизосома, При пиноцитозе поглощенные частицы не должны разрушаться лизосомой, потому что они такие маленькие, и вместо этого везикул опустошает его содержимое прямо в клетку.

Лимфоциты

Лимфоциты рождаются в костном мозге. Те, кому суждено стать B-клетками, развиваются в костном мозге, прежде чем попасть в кровоток. Т-клетки рождаются в костном мозге, но мигрируют через кровоток в тимус и созревают там. Т-клетки и B-клетки часто встречаются в кровотоке, но все они имеют тенденцию концентрироваться в лимфатических тканях, например, в лимфатических узлах, а также в тимусе и селезенке. В желудочно-кишечном тракте также довольно много лимфатической ткани.

Эти клетки также способны регулировать действия других клеток. Их делят на два типа большие гранулярные лимфоциты (NK-клетки) и малые (Т-клетки и В-клетки).

В-клетки и Т-клетки имеют различные функции.

B-клетки или B-лимфоциты

Если чужеродный агент все же проник в организм, В-клетка клонирует себя и производит миллионы антител, предназначенных для его уничтожения. Специфическая В-клетка настроена на определенный антиген, так как имеет на своей поверхности «зеркальные отпечатки» определенного его вида. Своими рецепторами B-лимфоциты, прикрепляясь к антигену, сигнализируют о необходимости запуска иммунного ответа.

T-клетки или Т-лимфоциты

Т-лимфоциты подразделяются на:

• киллеры,
• хелперы;
• супрессоры.

Т-клетки, известные как Т-клетки-киллеры, могут обнаружить в теле клетки, зараженные вирусом. И когда они обнаруживают такую клетку, они убивают ее. Два других типа Т-клеток, помогают контролировать поведение Т-клетки-киллера.

Хелперные Т-клетки на самом деле очень важны и интересны. Они активируются интерлейкином-1 — гормоном, продуцируемым макрофагами. После активации хелперные Т-клетки вырабатывают интерлейкин-2, затем интерферон и другие химические вещества, сигнализируя об инфекции. Эти химические вещества активируют B-клетки, и они начинают производить антитела.

Т-клетки-супрессоры или их еще можно назвать клетками-регуляторами контролируют ответ иммунной системы.

Существует система, встроенная во все клетки нашего тела, которая называется — Главный Комплекс Гистосовместимости (MHC). Эта система также известна, как человеческий лейкоцитарный антиген (HLA), который маркирует клетки в вашем теле, грубо говоря, на свои и чужие. Все, что находит иммунная система, промаркировано и определено.

Молекулы MHC являются важными компонентами иммунного ответа. Они позволяют клеткам, которые были захвачены вирусом или антигеном, быть обнаруженными клетками иммунной системы, называемыми Т-лимфоцитами, или Т-клетками.

Молекулы MHC делают это, представляя фрагменты белков (пептидов), принадлежащих захватчику, на своей поверхности. Т-клетка распознает чужеродный пептид, прикрепленный к молекуле MHC, и связывается с ним, что стимулирует Т-клетку либо разрушать, либо лечить инфицированную клетку.

В неинфицированных здоровых клетках молекула MHC представляет пептиды из своей собственной клетки (self peptids), на которые Т-клетки обычно не реагируют. Однако если иммунный механизм нарушается, и Т-клетки реагируют против собственных пептидов, возникает аутоиммунный процесс, который и станет причиной аутоиммунного заболевания.

Ученые и медики до сих пор ломают голову. В этой ситуации мне очень хочется смело предположить! Если человек имеет в себе духовное начало, если сознание первично, а бытие — вторично, не является ли этот процесс следствием наших поступков, действий, мыслей? Подумайте об этом!

И в дополнение к общей картине работы механизмов иммунитета следует дать определение еще 2 видам иммунных клеток. Это дендритные и тучные клетки. Эти клетки также рождаются и созревают в костном мозге.

Примеры фагоцитоза

Фагоциты встречаются по всему организму человека как белые кровь клетки в крови. Один литр крови содержит около шести миллиардов! Многие различные типы белых кровяных клеток являются фагоцитами, включая макрофаги, нейтрофилы, дендритные клетки и тучные клетки. Белые кровяные клетки известны как «профессиональные» фагоциты, потому что их роль в организме состоит в том, чтобы находить и поглощать бактерии. «Непрофессиональные» фагоциты включают другие типы клеток, такие как эпителиальные клетки, эндотелиальные клетки и фибробласты. Эти клетки иногда выполняют фагоцитоз, но это не является их основной функцией.

Как упоминалось ранее в статье, амебы выполняют фагоцитоз, чтобы потреблять частицы пищи. Амебы поглощают частицы, окружая их псевдоподами, которые представляют собой временные выступы в виде рукавов клетки, заполненные цитоплазма, Ciliates – другой тип организмов, которые используют фагоцитоз, чтобы поесть. Ciliates являются простейшими, которые находятся в воде, и они едят бактерии и водоросли, Как амебы, так и инфузории являются протистами, организмами, которые имеют эукариотические клетки, но не являются животными, растениями или грибы.

• протисты – организм с эукариотическими клетками, который не является животным, растение или грибок; они сгруппированы для удобства, но не все тесно связаны между собой.
• Эндоцитоз – Процесс, посредством которого клетки поглощают молекулы через активный транспорт в отличие от пассивного диффузия,
• пиноцитоз – Процесс, посредством которого клетка поглощает жидкие капли, содержащие мелкие частицы.
• фагоцит – Иммунная клетка, которая избавляется от инородного материала, проглатывая его через фагоцитоз.

Виды фагоцитов

Моноциты

Определение

Мононуклеарные фагоциты — это подвид лейкоцитов, содержащихся в человеческой крови. Они отвечают за защиту возбудителей, проникнувших в кровь.

Моноциты не просто уничтожают агрессоров, но и «знакомят» с ней всю иммунную систему. Таким образом, иммунитет активизируется для борьбы именно с этим патогеном.

Кроме того, данный вид фагоцитов может выработаться в костном мозге, проникнуть в кровеносное русло. После нахождения в нем до 2 суток моноциты готовы к работе в тканях, куда происходит их перенос. Там мононуклеарные фагоциты преобразуются в следующую разновидность — макрофаги.

Макрофаги

Макрофаги также относятся к системе мононуклеарных фагоцитов. По сравнению с моноцитами, они менее подвижны в обычных условиях. Однако при возникновении воспалительных процессов, они направляются к очагу воспаления, где атакуют инородное тело и уничтожают вредителя. Погибшие в борьбе с «врагом» макрофаги покидают организм в виде гноя.

Нейтрофилы

Клетки-защитники данного типа в большом количестве присутствуют в крови человека и составляют от 50 до 75 % всех лейкоцитов. Срок жизни нейтрофил — 5 дней. Главная их задача заключается в охране организма от чужеродных объектов. Если вредитель проник в организм, эти фагоциты транспортируются из крови в «центр событий». Нейтрофилы идентифицируют «вражеского агента» и уничтожают его. Так же, как и макрофаги, погибшие нейтрофилы выходят из организма в виде гнойных клеток.

Дендритные клетки

Этот вид фагоцитов расположен на человеческих тканях ближе к полостям органов (под слизистой желудка, в легочной альвеоле, слизистой носа и т.д.), где происходит их созревание. Название дендритных клеток исходит из их внешнего сходства с формой дерева: длинные отростки образуют ветвистую структуру клетки.

Созревшие дендриты мигрируют в места скоплений лимфоцитов и макрофагов, повышая их активность при взаимном контакте.

Лаброциты

Эти фагоциты имеют второе название — тучные клетки. Подобно дендритам, они увеличивают эффективность клеток иммунной системы, с которыми взаимодействуют. Кроме того, лаброциты способны поглощать грамотрицательные бактерии. Но главной задачей тучных клеток является запуск реакции воспаления, служащую сигналом тревоги, чтобы другие фагоциты начали борьбу с агрессором.

Непрофессиональные фагоциты

Эта группа включает защитные клетки, которые не обладают свойством презентации антигенов, то есть они не могут «знакомить» другие клетки с патогеном. В качестве фагоцитов данного вида могут выступать клетки кожи, части соединительных тканей, сетчатка глаза и яйцеклетки некоторых животных. 

Как происходит фагоцитоз?

Чтобы осуществить процесс фагоцитоза, клетки должны выполнить несколько последовательных действий. Имейте в виду, что различные типы клеток выполняют фагоцитоз по разному.

• Вирус и клетка должны вступить в контакт друг с другом. Иногда иммунная клетка случайно попадает в вирус в кровотоке. В других случаях клетки перемещаются посредством процесса, называемого «хемотаксис». Хемотаксис означает движение микроорганизма или клетки в ответ на химический стимул. Многие клетки иммунной системы движутся в ответ на цитокины, небольшие белки, используемые специально для передачи сигналов в клетке. Цитокины сигнализируют клеткам перемещаться в определенную область тела, где обнаружена частица (в нашем случае, вирус). Это характерно для инфекций определенной области (например, рана кожи, пораженная бактериями).
• Вирус связывается с рецепторами на клеточной поверхности макрофага. Помните, что разные типы клеток экспрессируют разные рецепторы. Некоторые рецепторы являются общими, а это означает, что они могут идентифицировать самопроизвольную молекулу по сравнению с потенциальной угрозой, в то время как, другие очень специфичны, например, схожие с подобными рецепторами или антителами. Макрофаг не инициирует фагоцитоз без успешного связывания рецепторов клеточной поверхности.
• Вирусы также могут иметь поверхностные рецепторы, специфичные для вирусов на макрофаге. Вирусы должны получить доступ к цитоплазме или ядру клетки-хозяина, чтобы реплицировать и вызывать инфекцию, поэтому они применяют свои поверхностные рецепторы для взаимодействия с клетками иммунной системы и используют иммунный ответ для входа в клетку. Иногда, когда вирус и клетка-хозяин взаимодействуют, клетка-хозяин может успешно уничтожить вирус и остановить распространение инфекции. В других случаях клетка-хозяин поглощает вирус, который начинает реплицироватся. Как только это произойдет, инфицированная клетка идентифицируется и уничтожается другими клетками иммунной системы, чтобы остановить вирусную репликацию и распространение инфекции.

Макрофаг начинает вращаться вокруг вируса, поглощая его в карман. Вместо того, чтобы перемещать большой элемент через плазматическую мембрану, который может повредить ее, фагоцитоз использует инвагинацию, чтобы захватить частицу внутрь, обволакивая ее вокруг. Инвагинация – это действие сгибания внутрь себя, чтобы сформировать полость или мешочек. Клетка захватывает вирус внутрь, создавая карманное углубление без повреждения плазматической мембраны. Помните, что клетки являются достаточно гибкими и текучими.

Захваченный вирус полностью закрывается в виде пузырьковой структуры, называемой «фагосом», внутри цитоплазмы. Губы кармана, образованные в результате инвагинации, стягивают друг к другу, чтобы закрыть зазор. Это действие создает фагосому, где плазменная мембрана перемещается вокруг частицы, безопасно помещая ее внутри клетки.

• Фагосомы сливаются с лизосомой, становясь «фаголисосомой». Лизосомы также являются пузырчатыми структурами, подобными фагосомам, которые обрабатывают отходы внутри клетки. Для лучшего понимание функций лизосомы, приставка «Лизис» означает разделение или растворение. Без слияния с лизосомой, фагосома не способна ничего сделать с содержимым внутри.
• Фаголисосома понижает pH, чтобы разрушить свое содержимое. Лизосома или фаголисосома способны разрушать вещество внутри себя, резко снижая рН внутренней среды. Снижение рН делает окружающую среду в фаголисосоме очень кислой. Это эффективный способ убить или нейтрализовать все, что находится внутри фаголизосомы, чтобы не допустить заражение клетки. Некоторые вирусы фактически используют пониженный рН, чтобы вырваться из фаголисосомы и начать реплицировать внутри клетки. Например, грипп использует снижение рН для активации конформационного изменения, что позволяет ему выйти в цитоплазму.
• После того, как содержимое было нейтрализовано, фаголизосома образует остаточное тело, которое содержит отходы из фаголисосомы. Остаточное тело в конечном итоге выводится из клетки.