Физические (анатомические) барьеры

Кожа. Неповрежденная кожа представляет собой обычно непроницаемый барьер для микроорганизмов. Лишь при некоторых инфекционных болезнях, например, лептоспирозах, прямое проникновение возбудителя через неповрежденную кожу, возможно, является первичным путем заражения. Здоровая неповрежденная кожа обладает отчетливой бактерицидной активностью в отношении тех микроорганизмов, которые не являются представителями ее нормальной микрофлоры.

Слизистые оболочки. На уровне слизистых оболочек существует множество разных механизмов защиты внутренней среды организма, в том числе от проникновения в нее микроорганизмов (слизь, реснички мерцательного эпителия, лизоцим, пероксидазы, секреторные антитела, фагоцитирующие клетки, лимфоциты).

Нормальная микрофлора организма. Микроорганизмы, которые населяют кожу и слизистые оболочки, сообщающиеся с внешней средой, составляют нормальную микрофлору организма. Эти микроорганизмы способны противостоять действию патогенных микроорганизмов и губительно действовать на них, тем самым участвуя в защите организма.

Фагоцитоз (от греч. phago – пожираю, cytos – клетки) – процесс активного поглощения специализированными клетками организма попадающих в него живых или убитых микроорганизмов и различных инородных частиц с последующим их перевариванием при помощи внутриклеточных ферментов.  

Клетки, участвующие в фагоцитозе (фагоциты):

1. Макрофаги:

Ø моноциты периферической крови;

Ø тканевые макрофаги/клетки РЭС – купферовские клетки печени, мезангиальные клетки почек, гистиоциты соединительной ткани, клетки микроглии нервной ткани, альвеолярные и перитониальные макрофаги, гигантские эпителиоидные клетки воспалительных очагов и др.);

2. Микрофаги (полиморфно-ядерные лейкоциты=гранулоциты):

Ø нейтрофилы;

Ø базофилы;

Ø эозинофилы.

Функции фагоцитоза:

• Защитная. Фагоцитозом уничтожаются чужеродные объекты, т.е. происходит очистка организма от инфекционных агентов, продуктов распада, отмирающих клеток, неметаболизируемых органических веществ.

· Секреторная. Взаимодействие объекта фагоцитоза с фагоцитом стимулирует бактерицидные системы последнего. К основным системам бактерицидности относят окислительную (О2-зависимую) и неокислительные (ферментные). Окислительная бактерицидная система убивает микроб за счет прямого действия продуцируемых фагоцитом О2, ОН и Н2О2 или галогенизацию. Из ферментных систем самым сильным бактериологическим потенциалом обладают лизоцим и катепсин.

· Представляющая. Переработка антигена (процессинг) и представление его иммунокомпетентным клеткам, принимающим участие в формировании иммунного ответа.

Кроме того фагоциты синтезируют и секретируют множество цитокинов - биологически активных веществ, необходимых для поддержания иммунного ответа организма на чужеродное вещество.

Стадии фагоцитоза:

1. Хемотаксис – целенаправленное движение фагоцитов в сторону фагоцитируемого объекта.

К хемоатрактантам (субстанциям стимулирующим хемотаксис фагоцитов) относятся продукты деградации тканей организма, лимфокины, бактериальные компоненты, комплемент (С3в, С5а, С5в, С6, С7).

2. Адгезия (аттракция) – прикрепление/абсорбция на мембране фагоцита.

3. Поглощение путем эндоцитоза с образованием вакуоли (фагосомы) с заключенными в ней поглощенными частицами.

4. Образование фаголизосомы (пищеварительной вакуоли) – к фагосоме устремляются лизосомы, выстраиваются по ее периметру, затем мембраны фагосомы и лизосом сливаются, лизосомальные ферменты изливаются в образовавшуюся фаголизосому.

5. Переваривание поглощенных объектов внутри фаголизосом с помощью суперактивных кислородных радикалов (Н₂О₂, атомарный кислород, образующиеся при анаэробном гликолизе), лизосомальных катионных белков и гистонов, клеточных протеаз, пептидаз и прочих ферментов.

6. Экзоцитоз.  

Фагоцитоз может быть как завершенным, так и незавершенным.

Завершенный фагоцитоз – это фагоцитоз, при котором поглощенные фагоцитами бактерии погибают и разрушаются, т.е. полностью перевариваются.

Незавершенный фагоцитоз – это фагоцитоз, при котором не происходит переваривания поглощенных частиц или оно происходит не до конца.

Причины незавершенности фагоцитоза:

Ø резистентность к лизосомальным ферментам за счет наличия капсулы или плотной гидрофобной клеточной стенки (например, гонококки и сатафилококки);

Ø способность блокировать слияние фагосом и лизосом (например, микобактерии).

Многие внутриклеточные паразиты не только сохраняют жизнеспособность внутри фагоцитов, но и способны там размножаться.

Фагоцитоз бывает двух типов: кислородонезависимый и кислородозависимый. Сначала фагоцит пытается убить бактерии с помощью кислородонезависимого механизма. Это действие ферментов, катионных белков и др. веществ. Если это не помогает, то фагоцит прибегает к кислородзависимому киллингу. Он более сложный и энергозатратный. Так вот, при задействовании этого механизма киллинга активируется специальный фермент - НАДФ-оксидаза, который приводит к появлению в фагоците активных форм кислорода - чрезвычано опасных и токсичных для клетки веществ (это супероксид-анион радикал, перекись водорода, радикал гидроперекиси и др.). Выброс таких веществ в клетке называется кислородный (респираторный) взрыв.

Факторы, стимулирующие (опсонизирующие) процесс фагоцитоза:

Ø специфических антитела (Ig G и M);

Ø комплемент (С3, С3b, С4b);

Ø лизоцим;

Ø интерлейкины (ИЛ-5);

Ø белки острой фазы.

На практике фагоцитарная активность лейкоцитов периферической крови определяется с целью оценки иммунного статуса человека.

Показатели активности фагоцитоза:

Ø Фагоцитарная активность нейтрофилов – процент нейтрофилов, участвующих в фагоцитозе (N=50-80%).

Ø Фагоцитарный индекс – среднее количество частиц, поглощенных одним фагоцитом (N для частиц латекса=-5-10).

Ø Завершенность фагоцитоза – процент частиц, переваренных за определенное время одним фагоцитом.

Ø НСТ-тест – способность фагоцитирующих клеток восстанавливать бесцветный реактив нитросиний тетразолий в краситель, окрашивающий их в синий цвет (N=8-12%).

НСТ-тест ставится в двух вариантах: спонтанный и индуцированный. При постановке спонтанного НСТ-теста фагоциты культивируют в присутствии НСТ без предварительной активации клеток, при проведении индуцированного НСТ-теста в среду культивирования добавляют активатор фагоцитарной реакции. Значения индуцированного НСТ-теста характеризуют активность фагоцитирующих клеток в присутствии антигенного раздражителя и рассматриваются как критерий их готовности к завершенному фагоцитозу.

Спонтанный НСТ-тест позволяет оценить степень активации кислородзависимых механизмов киллинга неактивированных фагоцитов. Он характеризует степень активации внутриклеточных микробоцидных систем. Показатели НСТ-теста повышаются в начальный период острых бактериальных инфекций, при гнойно-воспалительных процессах, тогда как при подостром и хроническом течении инфекционного процесса они снижаются.
Намного хуже снижение этого показателя, так как это говорит о недостаточности фагоцитоза.

Натуральные киллеры (НК или NK)или естественные киллеры (ЕК) представляют собой популяцию лимфоидных клеток, лишенных признаков Т- и В-лимфоцитов. Их участие в неспецифическом иммунном ответе состоит в способности оказывать прямое цитотоксическое действие на злокачественнотрансформированные и вирусинфицированные клетки, а также клетки, поглотившие некоторые внутриклеточные бактериальные патогены. В процессе цитолиза различают три основных стадии: распознавание, выделение цитотоксинов («летальный удар») и лизис клетки-мишени.

 

3. Гуморальные факторы:

Ø система комплемента;

Ø лизоцим;

Ø интерферон;

Ø β-лизины;

Ø белки острой фазы;

Ø цитокины.

Лизоцим (от греч. lýsis — растворение, распад и zýme — закваска) (открытЛащенко в 1909г. ) – это низкомолекулярный термостабильный белок, синтезирующийся тканевыми макрофагами и моноцитами периферической крови (содержится в сыворотке крови, слюне, слезной и перитонеальной жидкости, материнском молоке). 

Лизоцим продуцируется моноцитами крови и тканевыми макрофагами. Он вызывает лизис многих сапрофитных бактерий, оказывая менее выраженное литическое действие на ряд патогенных микроорганизмов и неактивен в отношении вирусов.

Лизоцим — фермент, содержащийся в лейкоцитах, яичном белке, коже, слизистых оболочках и некоторых жидкостях организма (слюне, слезной жидкости). Лизоцим расщепляет мукополисахариды, составляющие структурную основу клеточной стенки бактерии, вызывая тем самым лизис бактерий. Лизоцим защищает слизистые оболочки глаза, полости рта, кишечника и носоглотки от инфекции.

Лизоцим (мурамидаза) — фермент, обладающий специфической способностью вызывать растворение некоторых микроорганизмов. Флеминг (A. Fleming) объединил бактериолитические белковые вещества различного происхождения в группу «лизоцимов».
У человека лизоцим обнаружен в слезах, мокроте, слюне, кровяной сыворотке и плазме, в женском молоке, в слизистой оболочке носа, селезенке, печени, костном мозге, хряще, сальнике, лейкоцитах, сердце, в экстрактах кишечника и поджелудочной железы. Л. найден в растениях (хрен, редька, репа, капуста, примула), некоторых бактериях и вирусах (бактериофаги). Л. макрофагов участвует во внутриклеточном переваривании микробов. Содержание лизоцима в животных и растительных объектах колеблется в широких пределах. Наивысшая его концентрация обнаружена в белке куриного яйца, хрене и слезах. Выделение фермента основано на его способности адсорбироваться на бентонитовой глине с последующей элюцией подкисленным пиридином (рН=5,0).
Лизоцим из различных источников получен в кристаллическом виде. Его физико-химические свойства и литическая активность колеблются в широких пределах. Мол. масса Л. животного происхождения равна 14 800, из растений — 24 000, из бактериофага — 13 900. Л. представляет собой одну полипептидную цепь, состоящую из 130—150 аминокислотных остатков; не содержит сульфгидрильных групп; устойчив к нагреванию до 100° в кислой среде.
Активность лизоцима определяют по степени лизиса высокочувствительного к нему микрококка (Micrococcus lysodeikticus). Грамположительные микробы чувствительны к Л., грамотрицательные — резистентны. Механизм действия Л. сводится к ферментативному расщеплению ригидного муреинового слоя бактериальной клеточной стенки, что сопровождается выделением мураминовой, диаминопимелиновой, глютаминовой и аспарагиновой кислот, глюкозамина, аланина, серина и лизина. В результате этого клетка приобретает форму шара (протопласт) и в гипертонической среде сохраняет ее, а в изо- или гипотонической — разрывается (см. Бактериолиз). Таким образом, при помощи Л. были получены важные сведения об анатомии бактериальной клетки. Л. используется в пищевой промышленности для консервирования (например, икры).

β-лизины (открыты Петерсоном в 1887 г.) – термостабильные сывороточные белки, синтезируемые тромбоцитами в процессе свертывания крови и обладающие бактерицидной активностью в отношении Грам+ бактерий (нарушают проницаемость цитоплазматической мембраны).

Бета-лизины являются также одним из факторов неспецифической защиты. Они относятся к гормоноподобным веществам гипофизарно-гипоталамического происхождения, тесно связанным с адаптационно-регуляторной функцией подбугорья. Изменения беталитической активности сыворотки крови указывают на нарушение иммунного гомеостаза [Бухарин О. В., Васильев Н. В.. 1977]. Бетализины действуют на спорообразующие бактерии, а также на протей и стафилококки.

Беталитическую активность связывают с гамма-глобулино-вой фракцией. Бета-лизины вызывают гибель клетки благодаря лизису клеточной стенки ферментами, расположенными в цитоплазматической мембране. Эти ферменты активизируются и освобождаются при повреждении бета-лизинами цитоплазматической мембраны, вызывая автолиз микробной клетки. Было показано, что губительное действие сыворотки на различные бактерии является нормальным свойством организма.

Бета-лизины довольно термостабильны и разрушаются при температуре 68-70 °С. В. Л. Созыкин (1973) считает, что по своим свойствам бета-лизины близки к лизоциму (мура-мидазе), который также принимает участие в лизисе бактерий. Бета-литическая активность сыворотки подвержена сезонным колебаниям. Наиболее низкие показатели наблюдаются в зимний период, наиболее высокие - весной. При различных патологических состояниях уровень бета-литической активности изменяется в зависимости от стадии, тяжести процесса, формы заболевания. По нашим данным, бета-литическая активность сыворотки пуповинной крови довольно высока и существенно не отличается от показателей, определяемых у детей старшего возраста. Однако в первые недели жизни она резко снижается и у детей первого года значительно ниже, чем в старших возрастных группах.

Белки острой фазы  содержатся в сыворотке крови, синтезируются в печени в аварийном режиме и появляются в крови в течение первых 2 дней развития острых воспалительных процессов, когда специфических антител еще нет.

К белкам острой фазы относятся С-реактивный белок и МСЛ, способные опсонизировать фагоцитоз и запускать активацию комплемента.

Белки острой фазы воспаления (БОФ) - это белки крови, концентрация которых резко изменяется в острой фазе воспалительного процесса. Степень их изменения зависит от выраженности воспаления и особенностей организма каждого человека. Синтезируются эти белки преимущественно в печени.