Один из самых древних механизмов, обеспечивающих уничтожение опасных микроорганизмов и их токсинов, посторонних включении — это специальные иммунные клетки. Современный подход к изучению которых, как части иммунологической защиты на клеточном уровне, был основан русским биологом Ильей Ильичом Мечниковым. Его вклад — фагоцитарная теория иммунитета — один из важнейших в развитии иммунологии.
Автор
Российский ученый родился в сороковых годах девятнадцатого века в районе Харьковской Губернии. С отличием окончив гимназию, Илья Ильич поступил на физико-математический факультет Харьковского Университета. Делая огромные успехи по учебе, в девятнадцатилетнем возрасте получает диплом об образовании с отличием.
Затем он занимался изучением биологии и зоологии в Германии, Италии. В шестьдесят седьмом году девятнадцатого века получает магистратурную степень, в течение года становится доктором зоологии. Став профессором Университета в Одесской Губернии, вскоре покидает Российскую Империю и отправляется в Италию, где продолжает заниматься своими исследованиями. Вернувшись Одесскую губернию, Мечников организует медицинскую станцию по борьбе с бактериальными инфекциями, проведение первых прививочных компаний.
В восемьдесят седьмом году девятнадцатого века навсегда покидает пределы Российской Империи, вследствие сложившийся политической ситуации, и уезжает во Францию. Умирает на семьдесят втором году, перенеся повторный инфаркт.
Самыми трудами являются исследования:
- Над структурным образованием клеток;
- Эмбрионально-зародышевого развития, где становится автором нового течения биологии — эволюционной эмбрионологии;
- О мерах защиты растений от вредителей;
- В области патологии, которые помогли разработать теорию поглощения чужеродного объекта;
- О пользе иммунопрофилактики в виде вакцинирования;
- По предотвращению старения и последующей смерти;
- О пользе пищи и кисломолочной продукции (Простокваша Мечникова);
- О видах и распространении смертельных заболеваний.
Предложил и доказал теорию фагоцитированных микроорганизмов специальными иммунными клетками, выполняющими защитную и санитарную функции.
Рождение теории фагоцитоза
В своих наблюдениях и изучение биологических реакций ученый множество раз наблюдал процессы борьбы между клетками организма и внешним вредоносным микроорганизмом. Он пришел к выводу, что это иммунологический ответ на возникновение заболеваний. Проводя огромного количество опытов и исследований, определил основу фагоцитарной теории: «блуждающие» клетки начинают окружать чужеродный объект, после чего происходит его поглощение. К «блуждающим» тельцам Мечников отнес:
- макрофоговые тела — лейкоциты гранулярного типа: нейтрофилы, базофилы;
- Микрофаговые тела — лейкоциты подвижного типа: моноциты, эпителиальные тельца.
Защитные и санитарные свойства фагоцитов основаны на:
- Сохранении и очищении организма от токсических веществ, инфекций, продуктов тканевого распада;
- Связывание патогена специфичными рецепторами;
- Синтезировании специальных ферментных и биологически активных веществ для выполнения поглотительной функции.
У многих ученых умов теория иммунитета не полностью вызывала понимание. Так как в этот же период шли успешные доказательства концепции Пастера о химической гуморальной форме. В качестве обоснования Мечников объединил теории в совокупность: обе формы не исключают, а дополняющих друг друга:
- Гуморальная — защита, осуществляемая белковыми антигенами;
- Клеточная — фагоцитарная теория.
Предприняв опытные сложные исследования, Мечников вместе с Луи Пастером развили концепцию о сложном иммунологическом механизме. Таким образом, ученые доказал, что воспалительные реакции, протекающие в организме — это нормальный физиологический процесс, говорящий об начале иммунного ответа: фагоцитарного и гуморального.
Клетки, осуществляющие фагоцитоз
Фагоцитарная теория иммунитета основана на механизме действия клеток, осуществляющих систему фагоцитоза. К таким телам относятся профессиональных и непрофессиональных исполнителей фагоцитоза.
Профессиональные исполнители — это клетки, чьей главной функцией является обеспечение системы фагоцитоза:
- Моноциты — самый активный вид фагоцитов, циркулирующих в периферической крови;
- Макрофаги — клетки, имеющие способность к захвату и перевариванию патогена;
- Дендритные клетки — помогает формировать клеточный и гуморальный виды защиты;
- Тучные клетки — лаброциты и мастоциты;
- Лейкоциты полиморфоядерного типа — тела, имеющие ядра неправильной формы с большим количеством долей. К ним относят:
нейтрофилы — клетки формирующие антибактериальная иммунная система, и эозинофилы — участвуют в уничтожении чужеродного генетического материала.
Непрофессиональные клетки, то есть фагоцитоз для таких телец не является основной задачей, так как они не имеют специфических рецепторов, поэтому выполняют еще и сопутствующие функции, к ним относятся:
- Фибропласты — осуществляют синтез мелкозернистого жидкого вещества внутри клетки;
- Эндотелий — осуществляет обменные процессы между кровью и тканями;
- Эпителии — секретирующие железистые тела.
Все компоненты фагоцитоза находятся в состоянии постоянной боеготовности, так как в один момент могут быть призваны цитокинами в место проникновения патогена. Цитокины сигнализируют об опасности и помогают передавать информацию между фагоцитарными телами, активизируя «дремлющие» клетки.
Стадии фагоцитоза
Весь процесс фагоцитарной реакции представляет однообразную схему, состоящую из восьми определенных действий:
- Первое — направленность на чужеродный объект. При попадании во внутреннюю среду инородный ген выделяет токсические вещества, чем активирует цитокины, лейкоперины, гистамины — происходит процесс хемотаксиса, благодаря чему идет миграция в очаг инфицирования нейтрофилов, макрофагов;
- Второе — прикрепление рецепторной связкой или адгезия, произведя распознавание чужака с помощью специальных рецепторов лектиноподобного типа: маннозосвязывающие белки, селектин, происходит фиксирование фагоцита на поверхности чужеродного агента или опсонизация, где последняя является фактором, облегчающим присоединение фагоцитарного тела, стимулируя его функции;
- Третье — активизация мембранного действия в виде актин-миозиновой реакции, в результате которой освобождается протеинкиназа типа С, дополнительно поступают внутриклеточные ионы кальция, что говорит о подготовке к поглощению антигена;
- Четвертое — образование цитоплазматического выроста или псевдоподия для обволакивания и полного захвата патогена;
- Пятое — возникновение вауколевой полости или фагосомы, в которой находится генетически чужеродный элемент и часть фагоцитарной мембраны;
- Шестое — процесс сливания вауколевой фагосомы и лизосома, тельца, внутри которых имеется большой уровень ферментных веществ, в результате слияния происходит формирование фаголизосома;
- Седьмое — нейтрализация и переработка патогенной частицы, то есть вредоносный объект погибает под действием ферментов (протеаза, нуклеаза, липаза) и переваривается фагоцитом;
- Восьмое — дегрануляция с выбросом внутреннего содержимого, образовавшегося после уничтожения патогена, тем самым освобождая специфические медиаторы.
При этом, степень выброса продуктов деградации может говорить о:
- Незавершенности фагоцитоза, это связано либо с тем, что для одних болезнетворных микроорганизмов это естественный процесс обеспечения их жизнедеятельности (гонококк, микобактерия), либо со слабостью иммунитета;
- Завершенности — уничтожение патогена.
Механизм действия
Фагоцитарные тельца способны циркулировать по всем внутренним органам и системам. При обнаружении возникшей угрозы, фагоцит, с помощью специфических рецепторов, связывает антиген и начинает его поглощение. Попав внутрь фагоцитарной клетки, патоген нейтрализуется под действием сочетания внутренней фагосомы, лизосомы и ее ферментных веществ. Затем происходит выброс фаголизосом и их гранул и во внеклеточную среду, где начинают функционировать другие иммунные компоненты, образуя очаг воспаления и активируя сосудистую реакцию.
