Кооперативный механизм работы различных путей активации комплимента

Все пути активации комплимента не являются разрозненными, а связаны между собой. У них у всех отличается только момент образования главной С3-конвертазы. После ее образования все пути одинаковые и приводят к образования МАК. Все эти пути взаимодополняют и взаимоусиливают друг друга

11. Регуляция активности системы комплимента – регуляторные молекулы и рецепторы, их характеристика и молекулярные механизмы работы.

Важнейшей проблемой является регуляция системы комплимента. Выделяют «+» модуляцию и «-» модуляцию.

«+» модуляция – стабилизация системы комплимента- заключается в наличие специального белка- пропердина. Этот белок присоединяется к главной С3-конвертазе и стабилизирует ее.

«-» модуляция – возможность обезопасить свои клетки. Жизненные стратегии «-» модуляции:

1) снизить активность молекул специфическим протеолизом;

2) наличие специфических рецепторов, которые препятствуют осаждению C3b на поверхность клетки;

3) некоторые белки способствуют диссоциации С3bBb

12. Лейкоциты – главный фактор клеточного звена НеСР, особенности состава, строения и функции.

Лейкоциты (от греч leukos - белый, cytos, или kytos - клетки или белые кровяные клетки) представляют собой группу морфологически и функционально разнообразных подвижных форменных элементов. Лейкоцитыявляются главными факторами клеточного звена неспецифической системы резистентности. По морфологии клеток, после их окраски в мазке крови, лейкоциты делят на:

1) гранулоциты (нейтрофилы, базофилы, эозинофилы), которые, кроме неспецифических азурофильных гранул, содержат специфические. Имеют сегментоядерное ядро.

2) агранулоциты (моноциты/макрофаги), которые специфических гранул не содержат. Имеют цельное ядро. Делятся на циркуляторные (в норме мало – 10-15% - это моноциты) и тканевые (85%, это макрофаги). К тканевым макрофагам относятся клетки Купфера, остеокласты, микроглия, клетки Лангерганса кожи, дендритные клетки.

Все лейкоциты способны к активному перемещению путем образования псевдоподий, при этом у них изменяются форма тела и ядра.

Лейкоциты выполняют защитные функции, являясь главными клетками неспецифической системы резистентности. Лейкоциты содержат следующие эффекторные молекулы, участвующие в защитных реакциях:

1. Литические ферменты (являются различными гидролазами: протеазы (эластаза, коллагеназа, катепсины, желатиназа); нуклеотидазы, гликозидазы, лизоцим).

2. Мощная система генерации АФК (миелопероксидаза, НАДФН – оксидаза, аргиназа, NО – синтетаза, циклолоксигеназа)

3. Фосфолипаза А2: высвобождении из фосфолипидов мембран лейкоцитов арахидоновой кислоты, которая под действием циклооксигеназы и липооксигеназы превращается в биологически-активные метаболиты (эйкозаноиды: простогландины, тромбоксаны, лейкотриены).

4. Эндогенные пептиды – антибиотики (α, β–дефензины). Это гетерогенная группа молекул пептидной природы, общими свойствами которых является антибиотическая активность. α,β–дефензины содержатся в гранулах нейтрофилов. Механизм действия напоминает действие обычных антибиотиков (образование пор, воздействие на генетический аппарат, ингибирование ферментов, комбинированные способы)

Важный этап – распознавание активированных сигналов, степень активности лейкоцитов будет зависеть от типа активирующего сигнала. Распознавать сигналы помогают лейкоцитам соответствующие рецепторы.

Характеристика рецепторов лейкоцитов (на примере макрофагов):

1. Рецепторы к отдельным компонентам комплимента – CR (1, 2, 3, 4), каждый из которых распознает отдельные продукты сответствующих белков с.к. Степень экспрессии и представленность на клетках различна для разных групп клеток и их функциональной активности.

CR2 распознает С3dg фрагмент, который образуется из С3b. Располагается на В-лимфоците и выполняет роль костимулирующей молекулы. Активация на В-лимфоците CR2 соответствующим фрагментом С3b повышает чувствительность В-лимфоцита к АГ от 100-10 000 раз.

CR1 распознает С3b в составе продуктов деструкции и С1q в составе иммунных комплексов. Находится не толко на лей, но и на эритроците (способность адсорбировать иммунные комплексы и транспортировать их в печень)

2. Рецепторы адгезии. Позволяют лейкоцитам взаимодействовать с определёнными субстратами: интегрины (гетеродимеры), селектины.

3. Рецепторы к хемокинам распознаются хемоаттрактантами, обуславливая хемотаксис.

4. Рецепторы для ЛПС-бактерий.

5. Рецепторы для различенных регуляторных молекул: к гормонам, медиаторам, эйкозаноидам, цитокинам.

6. Рецепторы для Fc_γR (Fc – фрагмент иммуноглобулина, а γ – класс антитела)

7. Рецепторы антигенов главного комплекса гистосовместимости (АГ-ГКГС) I и II кл.

8. Рецепторы для «мусора»: данный тип рецепторов обладает низкой специфичностью, адсорбирует продукты деструкции микроорганизмов, собственных клеток.

9. Рецепторы PPR (паттерн - распознающие рецепторы). Это группы эволюционно древних рецепторов, позволяющих однозначно определить «чужое» и отделить его от «своего». Представлены у человека TLR (Toll-подобные). Распознают ПАМПы - патоген-ассоциированные молекулы паттерны – определенная группа консервативных в эволюционном плане молекул, характерных практически для всех инфекционных агентов. ПАМП: элементы клеточной стенки микроорганизма; специфические микробные белки; нуклеиновые кислоты микроорганизмов; белки, осуществляющие локомоцию (флагеллин).

13. Гранулоциты – особенности строения, состава гранул. Виды гранулоцитов, их особенности. Молекулярные механизмы работы.

К гранулоцитам относятся нейтрофильные, эозинофильные и базофильные лейкоциты. Содержат специфическую зернистость в цитоплазме и сегментированные ядра.

Нейтрофилы составляют 40-75% всех лейкоцитов. Диаметр нейтрофила 12 мкм, ядро содержит от двух до пяти долек, соединенных между собой тонкими нитями. В зависимости от степени дифференцировки различают палочкоядерные (незрелые формы с подковообразными ядрами) и сегментоядерные (зрелые) нейтрофилы. Нейтрофилы содержат митохондрии и большое количество гликогена. Цитоплазма заполнена множеством мелких гранул. В нейтрофилах можно различить два типа гранул: специфические и азурофильные, окруженные одинарной мембраной. Оба типа гранул содержат антимикробные вещества (катепсины, эластазу, коллагеназу), миелопероксидазу, катионные белки, лизоцим, лактоферрин, щелочную фосфатазу и др. На мембране клеток имеются рецепторы молекул адгезии, медиаторов воспаления, цитокинов, опсонинов и др.

Основная функция нейтрофилов — обнаружение, захват (фагоцитоз) и переваривание с помощью гидролитических ферментов болезнетворных бактерий, обломков тканей и другого подлежащего удалению материала, специфическое распознавание которого осуществляется при помощи рецепторов. После осуществления фагоцитоза нейтрофилы погибают, и их остатки составляют основной компонент гноя. Существует три пула нейтрофилов: циркулирующий, пограничный и резервный (в костном мозге). Продолжительность жизни нейтрофилов — около 8 суток.

Эозинофилы составляют 1-5% общего числа лейкоцитов. Размер эозинофила в крови около 12 мкм, а после выхода в соединительную ткань увеличивается до 20 мкм. Палочкоядерные эозинофилы — незрелые формы с подковообразным ядром, сегментоядерные эозинофилы — зрелые клетки с ядром, состоящим из двух крупных сегментов, соединенных тонкой перемычкой. Цитоплазматические гранулы содержат комплекс ферментов, таких как пероксидаза, фосфолипаза, кислая фосфатаза, коллагеназа и т. д. Основные функции: уничтожение паразитов, участие в аллергических реакциях, воспалительных реакциях. Активирующими факторами для эозинофилов являются бактериальные продукты, гистамин и др. Секретируемые эозинофилами вещества могут повреждать и нормальные ткани (например, бронхиальный эпителий), и вызывать в них некроз и фиброзное перерождение. Эозинофилы способны мигрировать из кровотока в ткани, контактирующие с внешней средой — слизистые оболочки дыхательных и мочеполовых путей, кишечника. Продолжительность жизни — предположительно 8-14 дней.

Базофилы составляют 0-1% популяции лейкоцитов. Размер 10-12 мкм. Чаще имеют трехдольное S-образное ядро, содержат все виды органелл, свободные рибосомы и гликоген. Цитоплазматические гранулы окрашиваются в синий цвет основными красителями (метиленовым синим и др.), с чем связано название данных лейкоцитов. В состав цитоплазматических гранул входят пероксидаза, гистамин, медиаторы воспаления и др. вещества, выброс которых в месте активации вызывает развитие аллергических реакций немедленного типа: аллергический ринит, некоторых формы астмы, анафилактический шок. Как и другие лейкоциты, базофилы могут покидать кровоток, но их способность к амебоидному движению ограничена. Продолжительность жизни неизвестна.

14. Макрофаги – моноциты – особенности строения и функций.

К агранулярным лейкоцитов относятся моноциты и макрофаги. В отличие от гранулоцитов они не содержат в цитоплазме специфической зернистости, а их ядра не сегментированы.

Моноциты составляют 2-9% от общего числа лейкоцитов. Это самые крупные лейкоциты (диаметр около 15 мкм). Моноциты имеют крупное бобовидное ядро, в цитоплазме присутствуют типичные органеллы, фагоцитарные вакуоли, многочисленные лизосомы.. Активированные моноциты выделяют ряд биологически активных веществ — интерлейкин-1, эндогенные пирогены, простагландины и др. Покидая кровоток, моноциты превращаются в макрофагов, активно поглощают бактерий и др. крупные частицы. Время пребывания моноцитов в крови варьирует от 36 до 104 ч. Моноциты, выселяющиеся в ткани, превращаются в макрофаги, при этом у них появляются большое количество лизосом. Термин «макрофаг» введен И.И.Мечниковым в 1892 г.

Диаметр макрофагов 25-50 мкм, ядро неправильной формы, с углублениями, имеют много псевдоподий и микроворсинок. К тканевым (резидентным) макрофагам относятся: купферовские клетки печени, клетки микроглии в головном мозге, остеокласты, клетки Лангерганса кожи, дендритные клетки. Особенностью структуры макрофагов является большое количество лизосом, которые содержат бактерицидные агенты: миелопероксидаза, лизоцим, протеинкиназа и т.д. Моноциты и макрофаги образуют моноцитарно-макрофагальную систему. Функции макрофагов:

1) Фагоцитоз денатурированных белков, состарившихся эритроцитов, обломков клеток, микроорганизмов

2) бактерицидная активность за счет выделения из лизосом во внеклеточную среду лизоцима, кислых гидролаз, катионных белков, лактоферрина.

3) противоопухолевая активность за счет действия активных форм кислорода, цитотоксической протеиназы, ФНО (вызывает фрагментацию ядерной ДНК опухолевых клеток)

4) участие в иммунных реакциях в качестве АПК

5) участие в заживлении ран, образовании новых капилляров, регенерации новых волокон

6) иммунорегуляторная функция путем выработки ИНФ-α, ФНОα и др.

7) участие в реакциях воспаления, например за счет выработки липидных медиаторов, регулирующих проницаемость сосудов и др.

15. Способы реагирования клеточного звена НеСР на чужеродные сигналы – общая характеристика.

При попадании чужеродных объектов в организм лейкоциты переходят в активное состояние (без дифференцировки и пролиферации). Переход в активированное состояние сопровождается изменением метаболизма клетки, который связан с изменением в углеводном обмене (в условиях активации наблюдается ингибирование гликолиза и наблюдается ПМФП). Изменение метаболизма подразумевает изменение активности генов (~ 150 генов) и наблюдается изменение цитоплазматических сократительных структур. Одним из признаков активации является переход от беспорядочного движения к целенаправленному (связано с формированием вектора движения – перестройка цитопл белков).

Пути реализации активированного состояния:

- Эндоцитоз (фагоцитоз) – может быть завершённым и незавершённым.

- Экзоцитоз – может быть секреторная дегрануляция или кислородный взрыв.

- Выделение биологически активных веществ.

Фагоцитоз – представляет собой совокупность сложных реакций в клетках, направленных на поглощение, деструктуризацию и элиминацию корпускулярных образований. Можно выделить завершённый фагоцитоз (состоит из 5 этапов: «+» хемотаксис к месту поражения, адгезия к АГ, инвагинация плазматической мембраны с образованием фагосомы, слияние фагосомы с лизосомой, и завершается выделением продуктов деструкции) – мах выражен у нейтрофилов и макрофагов, и незавершённый – без выделения продуктов деструкции. Сопровождается образованием номинального антигена для последующей презентации его лимфоцитам, в результате чего происходит их «обучение»

Экзоцитоз – совокупность процессов, сопровождающихся выделением за пределы клетки литических ферментов: 1. секреторная дегрануляция – слияние гранул с плазматической мембраной с выделением содержимого наружу (гидролазы, дефензины и т.д.) с той стороны клетки, где наблюдается наибольшая активация рецепторов, вследствие наибольшей концентрации АГ 2. кислородный взрыв – лейкоциты выделяют АФК- активные формы кислорода (источники: НАДФН-оксидаза, NO-синтетаза,миелопероксидаза и др.), что в конечном итоге приводит к усилению перекисному окисления липидов => повреждению клеточных мембран => гибель клетки.

Выделение БАВ – важнейшими являются цитокины (про- и противовоспалительные) – вещества, обладающие способностью активировать соответствующие группы клеток.

Все варианты реализации активированного состояния лейкоцитов характерны в целом для всех лейкоцитов, однако отдельные группы лейкоцитов способны к преимущественной реализации строго определенных вариантов (некая специализация). При этом, все эти реакции взаимосвязаны и несмотря на преимущественную реакцию реализуются одномоментно.

Т.О. в результате активации клеточных форм неСР наблюдается создание специфических условий для распознавания и эффективной деструкции агента с последующим уничтожением и выведением из организма.

16. Фагоцитоз - характеристика процесса, молекулярные механизмы отдельных стадий. Виды фагоцитоза: завершенный и незавершенный.

Фагоцитоз - представляет собой сложноорганизованный в пространстве и времени процесс поглощения крупных комплексов, или конгламератов клетки. В зависимости от результата выделяют два типа фагоцитоза: завершенный и незавершенный.

Завершенный фагоцитоз – задачей данного вида фагоцитоза является деструкция первично обработанного чужеродного материала.

Характерен для всех лейкоцитов, но чаще характерен для нейтрофилов и макрофагов.

Этапы:

1. «+» хемотаксис по градиенту концентрации хемоатрактантов лейкоцитов либо из участков ткани либо из кровяного русла. При этом наблюдаются сложные метаболические и структурные преобразования лейкоцитов. Лейкоциты двигаются по направлению к источнику хемоатрактанта. Источник хемоатрактантов микроорганизм.

2. Процесс адгезии лейкоцитов к микроорганизмам. Этот процесс сопровождается присоединением к рецепторам лейкоцитов различных антигенов. Наблюдается «кэппинг эффект»: перераспределение рецепторов к тому полюсу клетки, где наблюдается большая концентрация антигена.

3. Инвагинация плазматических мембран с образованием фагосомы. В этом процессе участвуют белки цитоскелета.

4. Слияние фагосомы с лизосомой => фаголизосома, если макрофаг. У нейтрофилов наблюдается слияние фагосомы и гранулами.

5. Деструкция поглощенного антигена, до определенных продуктов.

6. Элиминация- выделение продуктов деструкции из клетки.

Незавершенный фагоцитоз - первые три этапа схожи с этапами завершенного фагоцитоза (до этапа образования фаголизосом). В макрофагах и в дендритных клетках существуют механизмы благодаря которым поглощенный агент разрушается не до конца, а образуются недоразрушенные продукты. Белки являются источником образования пептидов Они транспортируются в эндоплазматический ретикулум и взаимодействуют с пресинтезированными антигенами главного комплекса гистосовместимости. В результате образуется комплекс пептид (номинальный антиген) - АГГКГ. Он выносится на плазматическую мембрану и выступает в качестве флажка. Это презентация антигена, а клетки -. антигенпрезентирующие (дендритные клетки- профессиональные АПК).

Биологическая роль этого процесса: - происходит «обучение» лимфоцитов реагировать важные участки АГ.

Существует еще один вариант фагоцитоза у нейтрофилов: в случае недостаточности в работе этого звена или агрессивности возбудителя при поглощении мко не происходит слияния фагосомы и лизосомы. Мко попадает внутрь фагосомы и там выделяет факторы, блокирующие слияние. Нейтрофил создает «инкубатор» для мко (возбудитель туберкулеза)

В ряде случаев, процесс фагоцитоза сопровождается не только слиянием фагосомы и лизосомы, но и слияние с гранулами (дефензины, лактоферин и д.р), могут попадать в фагосому и осуществлять свои эффекты.

17. Экзоцитозная активность лейкоцитов. Внеклеточное переваривание: молекулярные механизмы, характеристика ферментов, содержащихся в гранулах клетки.

Экзоцитозная реакция - совокупность процессов сопровождающихся выделением за пределы клетки литических агентов. Выделяют: 1) секреторную дегрануляцию, 2) кислородный взрыв и 3) выделение широкого спектра биологически активных веществ.

Секреторная дегрануляция – нейтрофилы активируюся в кровяном русле и попадают в ткань к месту большей концентрации АГ. Нейтрофилы концентрируют гранулы у того полюса клетки, где происходят наибольшая активация рецепторов (больше АГ). Эти гранулы сливаются с плазматической мембраной и выделяют за пределы клетки своё содержимое (гидролазы, дефензины и др.). Может осуществляться не только за пределы клетки, может и внутрь фагосомы.

Кислородный взрыв. Источники АФК: НАДФН-оксидаза (при активации лей происходит переключение на ПМФП => увеличивается кол-во НАДФН => является субстратом для НАДФН-оксидазы => ↑О₂^-), миелопероксидаза (образование гипогалоидов), NO-синтетаза (оксид азота + супероксидный анион-радикал => образование пероксинитрита), активация фосфолипазы А2 (высвобождение арахидоновой кислоты из которой под действием циклооксигеназы и липооксигеназы образуются эйкозаноиды и АФК). Избыточное количество АФК увеличивают интенсивность перекисного окисления липидов, что в итоге ведет к разрушению мембран клеток и их гибели.

Выделение широкого спектра БАВ. К БАВ относят разные группы соединений. Важнейшие из них: Цитокины - вещества обладающие способностью активировать соответствующие группы клеток. Действие каждого цитокина предполагает взаимодействие с рецепторами. Это приводит к сложным трансформационным процессам внутри клетки. Процесс выделения цитокинов тонко сбалансированный процесс и активированные лейкоциты закономерно изменяют спектр синтезируемых цитокинов. Выделяют про- и противовоспалительные цитокины. Между ними существует баланс. Эйкозаноиды – агрессивные вещества (разрыхление матрикса, способствует миграции лейкоцитов и лимфоцитов).