Неспецифическая резистентность организма при инфекции. Фагоцитоз и гуморальные факторы неспецифической устойчивости. Их недостаточность в динамике инфекционного процесса.
Определение: под неспецифической резистентностью понимают так называемый врожденный иммунитет. Это конституциональные факторы, определяющие восприимчивость или невосприимчивость того или иного вида к тому или иному агенту (механизмы неясны) и неспецифические антимикробные системы, активность которых не зависит от предварительного контакта с антигеном.
К этим системам относятся:
* кожа и слизистые организма, а также их секреты.
* система фагоцитов.
* система комплемента.
* системы внеклеточного уничтожения - естественные киллеры (НК) и эозинофилы.
* гуморальные факторы - система комплемента и белки острой фазы.
Кожа и слизистые организма и их секреты.
Следует отметить, что первыми барьерами на пути инфекции являются контактные поверхности (кожа, слизистые) и естественные секреты:
1. неповрежденная кожа непроницаема для большинства инфекционных агентов
2. пот и секрет сальных желез имеет низкий рН за счет молочной кислоты и жирных кислот
3. слизь, выделяемая слизистыми, препятствует прикреплению бактерий к эпителиальным клеткам, которые затем удаляются механическим путем - движение ресничек эпителия, кашель, чихание.
4. многие секреты содержат бактерицидные компоненты (кислота желудочного сока, спермин и цинк в сперме, лактопероксидаза в молоке и лизоцим в слезах, носовых выделениях и слюне)
5. нормальная бактериальная флора человека конкурирует с патогенными микроорганизмами за питательные в-ва, а также продуцирует колицины и кислоты.
Если же микробы все-таки проникли в организм, то в действие вступают клеточные и гуморальные звенья неспецифической резистентности.
Система фагоцитов.
Захват и переваривание микроорганизмов осуществляются двумя типами клеток, которые И.И. Мечников определил как микро- и макрофаги.
Микрофаги - ПЯЛ, или нейтрофил, неделящаяся короткоживущая клетка. Локализация: кровь ( основная) и очаги острого воспаления. Имеют 3типа гранул:
1. первичные азурофильные гранулы (миелопероксидаза, лизоцим и набор катионных белков)
2. вторичные “специфические” гранулы (лактоферрин, лизоцим , белок, связывающий витамин В12)
3. третичные гранулы (похожи на обыкновенные лизосомы - содержат кислые гидролазы)
Макрофаги образуются из промоноцитов костного мозга, которые после дифференцировки в моноциты крови в конце концов задерживаются в тканях в виде зрелых макрофагов, где и формируют систему мононуклеарных фагоцитов (СМФ: гистиоциты соединительной ткани, клетки Купфера, микроглия, МФ лимфатических узлов, альвеолярные МФ, остеокласты, МФ селезенки, синовиальные МФ, мезангиальные клетки почечных клубочков).
Механизм и стадии фагоцитоза:
1) Хемотаксис.
2) Адгезия микроба, инвагинация клеточной мембраны, захват частицы и ее погружение в протоплазму.
Адгезия микроба на поверхности фагоцита происходит, видимо, за счет взаимодействия углеводных остатков. Считают, что в отличие от пиноцитоза, протекающего постоянно, фагоцитоз - это явление индуцируемое. Сигналом являются мембранные взаимодействия фагоцитоза и микроба, при этом происходит активация актин-миозиновой сократительной системы, что приводит к образованию вокруг частички псевдоподий. Считается, что втяжение мембраны и образование пузырька происходит за счет взаимодействия клатрина с другими мембранными белками. После образования пузырька эти белки отщепляются и возвращаются в цитоплазматическую мембрану для образования новых окаймленных ямок. Показано, что цитоплазматическая мембрана надвигается на частичку подобно застежке-молнии за счет рецепторных взаимодействий. Затем происходит слипание бислоев и объединение бислоев мембраны. Механизм этого процесса также до конца неясен. Известно, что для того, чтобы мембраны слились требуется вытеснение молекул воды и сближение мембран до расстояния 1,5нм. Это энергетически очень невыгодный процесс. Поэтому вероятно, что слияние катализируется особыми гидрофобными белками слияния. Эти соединения у человека не идентифицированы. У мембраносодержащих вирусов подобные соединения играют ключевую роль в проникновении в инфицируемую ими клетку. Если встроить гены, кодирующие вирусные белки слияния в эукариотические клетки, то после инкубации при низких рН клетки сливаются между собой.
3) Образование фагосомы.
4) Слияние фагосомы с лизосомой фагоцита и образование фаголизисомы.
5) Уничтожение и переваривание.
Уничтожение микробного агента происходит благодаря кислородзависимым и кослороднезависимым механизмам. С того момента, когда инициируется фагоцитоз происходит резкая активация гексозомонофосфатного шунта, генерирующего НАДФН. НАДФН используется для восстановления молекулярного кислорода, связанного с cyt b-245 (содержится только в фагоцитирующих клетках). Это вызывает бурное потребление кислорода, происходит “дыхательный взрыв”.
Кислородозависимые механизмы.
гексозомонофосфатный шунт вспышка выделения О2
Глюкоза +НАДФ --------------------------> пентозофосфат +НАДФН + образование
cyt b-245 надпероксидных
НАДФН + О2 ------------------------>НАДФ + О2- анионов.
спонтанная дисмутация спонтанное образование
2О2- + 2Н+------------------------------> Н2О2 + О2* последующих
микробоцидных
О2- + Н2О2--------------------------->ОН* +ОН- +О2* агентов.
миелопероксидаза миелопероксидаза
Н2О2 + Сl- --------------------------->ОСl- +Н2О генерирует образование
микробицидных
ОСl- + Н2О---------------------------->О2* +Cl- +Н2О агентов.
надпероксид-дисмутаза защитные механизмы,
2О-2 + 2Н+------------------------------>О2 + Н2О2 используемые
каталаза хозяином при больших
2Н2О2--------------------------------->2Н2О +О2 количествах микробов.
Кислородонезависимые механизмы.
Катионные белки Повреждение мембран у Gr- бактерий.
Лизоцим Расщепление мукопептидов клеточной стенки бактерий.
Лактоферрин Лишение пролиферирующих бактерий железа.
Гидролитические ферменты Переваривание убитых микроорганизмов
Нейтральные протеазы Разрушение поверхностных белков у некоторых видов.
Молочная кислота Снижение рН в фагосомах. Прямая бактерицидность.
Жирные кислоты Повреждение мембран ( накапливаются при внутрифагосомальной
активации фосфолипаз).
6) Выброс продуктов дегидратации.
Система комплемента.
Система комплемента - одна из пяти протеолитических систем крови. Это - каскадная система. В принципе непосредственно микробными агентами система комплемента активируется по наиболее древнему альтернативному пути. В норме С3 при контакте с незначительными количествами протеолитических ферментов переходит в С3b. Образующийся С3b в присутствии ионов Mg присоединяет фактор В (С3bB).Имеющийся в крови в активном состоянии фактор D превращает этот комплекс в С3bBb, который в свою очередь является С3-конвертазой. С3bBb -конвертаза в растворах нестабильна и фактор В легко замещается другим компонентом - фактором Н. Комплекс С3bH доступен для атаки фактора I, который инактивирует С3b. Полисахариды бактерий препятствуют этой инактивации и приводят к тому, что из С3 под действием С3-конвертазы образуется С3b. C3b быстро связывается с мембраной-мишенью и присоединяет С5. Комплекс C3C5 похож на С3 и подвергается атаке C3Bb,который становится С5-конвертазой. С5b временно приобретает способность присоединять С6, а затем С7. Комплекс С567 прочно связывается с мембраной. К этому комплексу присоединяется С8. Дальнейшее связывание этого комплекса с С9 индуцирует в С9 конформационные изменения, что приводит к обнажению гидрофобной области и встраиванию С9 в липидный бислой рядом с С8. Это инициирует цепную реакцию конформационных изменений других молекул С9 (от 8 до 18 молекул) - формируется трансмембранный канал. Комплексы С5678 сами по себе образуют небольшие трансмембранные поры. Микробная клетка погибает от осмотического лизиса. Комплексы могут разрушать даже мембраносодержащие вирусы, видимо, за счет дезорганизации мембраны.
Система комплемента обладает несколькими биологическими функциями:
1. фагоциты имеют рецепторы к С3b и C3bi, что облегчает адгезию микроорганизмов, нагруженных C3b.
2. С3а и С5а действуют на фагоциты, особенно на нейтрофилы, вызывая “дыхательный взрыв”, являются мощными хемоаттрактантами для нейтрофилов, увеличивает проницаемость капилляров и вызывает вазодилатацию (этот эффект пролонгируется ЛТВ4, который выделяют тучные клетки и активированные нейтрофилы).
3. Повреждение мембран (система комплемента малоэффективна в отношении мембран аутологичных клеток: нестабильность активированных компонентов, блок активации альтернативного пути (см. выше), наличие белков-ингибиторов).
Т.о., активацией системы комплемента опосредована острая воспалительная реакция (гиперемия, экссудация компонентов плазмы, накопление нейтрофилов).
Белки острой фазы.
Концентрация некоторых белков плазмы крови, имеющих общее название белки острой фазы, резко увеличивается в ответ на инфекцию или повреждение тканей. К этим белкам относятся: ЦРБ, сывороточный амилоидный А-белок, альфа1-антитрипсин, альфа2-макроглобулин, фибриноген, церулоплазмин, С9 и фактор В. Выделение МФ ИЛ-1 приводит к повышению температуры тела (усиление фагоцитоза) и усилению синтеза и секреции печенью ЦРБ.
ЦРБ филогенетически достаточно стар. У человека состоит из 5 идентичных нековалентно связанных полипептидных цепей, формирующих замкнутый пентамер. ЦРБ при участии Са связывается с фосфорилхолином мембран микроорганизмов и активирует комплемент по классическому пути. Видимо, каким-то образом данный комплекс связывается с головками Clq (известно, что для его активации необходимо связать более одной из 6 головок). Активация субкомпонента Clq активирует Clr, который в свою очередь, приобретая протеолитическую активность, активирует Cls. Активированный Cls активирует С4. С4b сразу же ковалентно пришивается к мембране и затем связывает С2. С2 в комплексе C4bC2 активируется Cls. Комплекс C4bC2b представляет собой С3-конвертазу классического пути.