СИСТЕМА МОНОНУКЛЕАРНЫХ ФАГОЦИТОВ

В основу концепции С. м. ф. положены современные представления об общности происхождения и кинетике этих клеток, их морфологическом, цитохимическом и функциональном сходстве. Мононуклеарные фагоциты присутствуют во всех тканях, но в нормальных условиях пролиферация их предшественников происходит только в макрофагами (см.). Экспериментальные исследования подтвердили происхождение макрофагов самой разной локализации из циркулирующих в крови моноцитов. Было также показано, что деление макрофагов в тканях существенного значения для их обновления не имеет, тогда как ретикулярные клетки, дендритные ретикулярные клетки, фибробласты, эндотелиальные и мезотелиальные клетки не имеют предшественников в костном мозге, а обновляются путем локального деления в тканях. На схеме показаны происхождение клеток, входящих в систему мононуклеарных фагоцитов, и их локализация в органах и тканях, разновидности макрофагов в норме и при воспалении в зависимости от его характера (рис. 1).

Функция системы мононуклеарных фагоцитов контролируется сложными регуляторными механизмами, обеспечивающими поступление макрофагов в ткани в условиях нормы и патологии. Для описания функционального состояния макрофагов используются разнообразные определения (активированные, иммунные, вооруженные, индуцированные, стимулированные, экссудативные и т. д.). Активирование макрофагов происходит при культивировании in vitro, при фагоцитировании бактерий, контакте с антигеном, иммунными комплексами, бактериальными липополисахари-дами, полинуклеотидами и при взаимодействии с лимфокинами (см. Медиаторы клеточного иммунитета). В частности, in vitro показано участие в моноцитопоэзе (и гранулоцитопоэ-зе) гликопротеидов-регуляторов, или так наз. колониестимулирующих факторов, к-рые влияют на скорость дифференцировки предшественников макрофагов и относятся к аз-глобулинам с молекулярным весом (массой) от 13 000 до 93 000 . При различных патологических процессах, когда повышается потребность в моноцитах, продукция последних увеличивается за счет вступления в цикл непролиферирующих промоноцитов (в норме у человека активно пролиферирует только ок. 40% промоноцитов) и укорочения клеточного цикла, к-рый в норме составляет в среднем ок. 30 часов. В условиях воспаления макрофаги очага повреждения вырабатывают и освобождают в циркуляторное русло фактор, к-рый усиливает моноцитопоэз и, достигая костного мозга, стимулирует продукцию моноцитов. Этот фактор представляет собой белок с молекулярным весом (массой) ок. 20 000. После устранения повреждающего агента макрофаги начинают вырабатывать другой фактор — ингибитор моноцитопоэза с молекулярным весом (массой) ок. 50 000.

Активированные макрофаги характеризуются увеличенными размерами, усиленными фагоцитарной, переваривающей и бактерицидной функциями. В них повышаются активность кислых гидролаз, обменные процессы. Морфологически активированные макрофаги характеризуются увеличением числа и размеров лизосом, расширением комплекса Гольджи, увеличением складчатости плазматической мембраны. Активированные макрофаги с увеличенным числом рецепторов для IgG описаны у больных, страдающих туберкулезом (см.).

Стимулятором, обладающим выраженным и направленным действием на макрофаги, является глюкан (сложный полисахарид из оболочек дрожжевых клеток Saccharomyces cerevisiae). Введение глюкана мышам приводит к резкому увеличению фагоцитарной активности макрофагов, стимуляции гуморального и клеточного иммунитета (см.). При этом ярко проявляется противоопухолевый эффект макрофагов. Параллельно отмечено накопление макрофагов в печени, селезенке и легких. Исследователи, применявшие глюкан, подчеркивают отсутствие у экспериментальных животных каких-либо побочных явлений.

Препараты, блокирующие, или элиминирующие, макрофаги, прежт де всего препятствуют их участию в различных иммунных реакциях. Так, частицы захваченного коллоидного угля приводят к потере способности макрофагов в процессе развития иммунного ответа перерабатывать антиген или подготавливать его для взаимодействия с соответствующими лимфоцитами. В основе иммунодепрессивного действия на макрофаги каррагинанов (высокомолекулярных полигалактоз) и частиц кварца лежит их избирательный токсический эффект. Эти же агенты используются для изучения участия макрофагов в тех или иных процессах.

Пути миграции моноцитов в ткани различны и не до конца изучены. В легких, напр., моноциты прямо дифференцируются в альвеолярные макрофаги, минуя фазу созревания в интерстиции. В брюшную полость часть макрофагов поступает из млечных пятен (см.), где они дифференцируются из моноцитов. Способность макрофагов к рециркуляции через кровеносные сосуды весьма ограничена, однако доказано, что они хмогут мигрировать в близлежащие лимф, узлы, где погибают.

Морфофизиология

Характерными качествами, присущими клеткам С. м. ф., в частности макрофагам (см.), являются способность к эндоци-тозу, включающему Электронная микроскопия) хорошо видны поверхностные складки и гребни макрофагов (рис. 3). Обладая выраженной способностью к адгезии, в условиях культивирования макрофаги сильно распластываются на поверхности субстрата и приобретают уплощенную форму. При перемещении по субстрату они образуют множество полиморфных псевдоподий (см. Клетка), причем на сканограммах видны складчатый ведущий край, направленный в сторону перемещения клетки, и длинные отростки, фиксирующие клетку к субстрату. Наряду с этим макрофаги различной локализации, даже в пределах одного органа, напр. лимф, узла, отличаются как морфологически, так и функционально. Так, макрофаги светлых (герминативных) центров в отличие от фиксированных и свободных макрофагов синусов лимф, узлов не фагоцитируют антигены, но поглощают другие инородные частицы и лимфоциты. Их обычно выделяют как макрофаги с окрашивающимися включениями.

Внутриклеточный метаболизм мононуклеарных фагоцитов зависит от стадии дифференцировки, тканевой локализации, активирования и эндоцитоза. Основными источниками энергии для мононуклеарных фагоцитов являются гликолиз, гек-созомонофосфатный шунт и аэробный метаболизм. Исследования последних лет показали, что макрофаги являются активными секреторными клетками, к-рые освобождают в окружающую их среду ферменты, ингибиторы, факторы и компоненты комплемента (см.). Основным секреторным продуктом макрофагов является интерферон (см.).

Методы исследования

Традиционные морфол. методы, особенно на светооптическом и даже на электронно-микроскопическом уровне, часто бывают недостаточными для идентификации мононуклеарных фагоцитов. Даже при изучении изолированных клеток иногда трудно отличить моноцит от лимфоцита или предшественников моноцита (монобласта и промоноцита), от предшественников гранулоцитов (миелобластов и промиелоцитов). Кроме того, тканевые макрофаги часто путают с ретикулярными клетками, фибробластами, эндотелиальными и мезотелиаль-ными клетками, хотя разделение этих клеток имеет принципиальное значение, т. к. их происхождение и функция совершенно различны.

Лишь использование специфических маркеров в сочетании с электронной микроскопией позволяет надежно идентифицировать и оценить участие мононуклеарных фагоцитов в тех или иных процессах. Одним из наиболее надежных маркеров для идентификации мононуклеарных фагоцитов человека и животных является фермент эстераза (КФ 3. 1. 1. 1.), к-рый определяется гистохимически при использовании в качестве субстрата а-нафтилбути-рата или а-нафтилацетата. При этом окрашиваются почти все моноциты и макрофаги, хотя интенсивность гистохим. реакции может варьировать в зависимости от вида и функционального состояния организма, а также от условий культивирования клеток. В мононуклеарных фагоцитах фермент локализуется диффузно, тогда как в Т-лимфоцитах выявляется в виде одной-двух точечных гранул.

Другой надежный маркер — лизоцим (КФ 3. 2. 1. 17.) — фермент, секретируемый макрофагами, к-рый может быть выявлен с помощью им-мунофлюоресцентного метода с использованием антител к лизоциму (см. Иммунофлюоресценция).

Выявлять различные стадии дифференцировки мононуклеарных фагоцитов позволяет пероксидаза (см.). Гранулы, содержащие фермент, окрашиваются положительно только в монобластах, промоноцитах, моноцитах и макрофагах экссудата; резидентные (т. е. постоянно присутствующие в нормальных тканях) макрофаги не окрашиваются.

В качестве ферментов-маркеров мононуклеарных фагоцитов используются также 51-нуклеотидаза, (КФ 3. 1. 3. 5), лейцинаминопептидаза (КФ 3. 4. 11. 1.), фосфодиэстёраза I (КФ 3. 1. 4. 1.), локализующиеся в плазматической мембране. Активность этих ферментов определяют либо в гомогенатах клеток, либо цитохимически. Выявление Б^нук-леотидазы позволяет отличать нормальные (резидентные) макрофаги от активированных (активность этого фермента высока в первых и низка во вторых). Активность лейцин-аминопептидазы и фосфодиэстеразы, наоборот, возрастает по мере активирования макрофагов.

Компоненты комплемента, в частности СЗ, также могут являться маркером, поскольку этот белок синтезируется только моноцитами и макрофагами. Он может быть выявлен в цитоплазме с помощью иммуно-цитохимических методов; компоненты комплемента у разных видов животных различаются по антигенным свойствам.

Весьма характерно для мононуклеарных фагоцитов наличие иммунол. рецепторов для Fc-фрагмента JgG (см. Иммуноглобулины) и для компонента СЗ комплемента. Мононук-леарные фагоциты несут названные рецепторы на всех стадиях развития, но среди незрелых клеток число мононуклеарных фагоцитов с рецепторами ниже, чем среди зрелых (моноцитов и макрофагов). Мононуклеарных фагоциты обладают способностью к эндоцитозу. Поэтому поглощение опсонизированных бактерий или покрытых IgG эритроцитов (иммунный фагоцитоз) является важным критерием, позволяющим отнести клетку к С. м. ф. Однако поглощения покрытых комплементом эритроцитов не происходит, если мо-нонуклеарные фагоциты не были предварительно активированы. Кроме фагоцитоза, все мононуклеар-ные фагоциты характеризуются интенсивным пиноцитозом. В макрофагах преобладает макропиноцитоз, к-рый лежит в основе захвата всех растворов; везикулы, образующиеся в результате интернализации мембраны (впячивания участка мембраны внутрь клетки), транспортируют вещества и за пределы клетки. Пи-ноцитоз отмечен и у других клеток (напр., у фибробластов), но в более слабой степени. Нетоксические витальные красители и коллоидный уголь мало подходят для характеристики эндоцитозной активности мононуклеарных фагоцитов, поскольку поглощаются и другими типами клеток.

Для выявления специфических для мононуклеарных фагоцитов антигенов могут быть использованы антисыворотки, однако получение антител, специфичных для этих клеток, все еще представляет большие трудности, т. к. многие из антисывороток содержат антитела, перекрестно реагирующие с другими типами клеток.

На клеточном уровне о способности клеток к делению судят по включению меченого предшественника ДНК 3Н-тимидина или по содержанию ДНК в ядрах.

Роль системы мононуклеарных фагоцитов в физиологических и патологических процессах

Мононуклеарные фагоциты — полифункциональ-ные клетки, к-рые, обладая выраженной способностью к эндоцитозу, выполняют в организме защитную функцию, принимают участие в процессах воспаления, иммунных реакциях, обладают противоопухолевой активностью, участвуют в регуляции кроветворения и обмена веществ.

Защитная функция

В основе защитной функции мононуклеарных фагоцитов лежит их способность избирательно поглощать и разрушать различные чужеродные агенты. За ними закрепился термин «профессиональные фагоциты», поскольку поглощение (эндоцитоз) — их основная функция. Моноциты и макрофаги способны к направленному движению, определяемому специфическими хемотаксическими факторами. Регуляция этих факторов сложна; в сыворотке крови человека выявлены их ингибиторы и инактиваторы. In vivo хемотаксис (см. Таксисы) вызывается компонентами комплемента СЗ и С4, калликреином, компонентами фибринолиза, продуктами лимфоцитов — лимфокинами. Привлекаются макрофаги также веществами, освобождающимися из бактерий. Благодаря хемотаксису макрофаги мигрируют в очаги инфекции и воспаления. После фагоцитоза микроорганизмов происходит их умерщвление и переваривание. По мере продвижения фагоцитарных вакуолей внутрь клетки в них освобождаются вещества, находящиеся в лизосомах, способные гидролизировать белки, липиды и углеводы, входящие в состав микроорганизмов. Нек-рые из освобождаемых компонентов макрофагов, такие, как пероксида-за, лизоцим и др., обладают антимикробной активностью. Лизоцим является антибактериальным агентом и вне клеток. Среда в фаго-лизосомах становится кислой, что способствует проявлению оптимальной активности ферментов лизосом. Одновременно в фагоцитирующих клетках происходит резкое повышение метаболизма. Переваривание завершается в течение одного-двух часов. Активированные макрофаги подобно нейтрофилам освобождают в окружающую среду перекись водорода и анионы супероксида и с их помощью могут лизировать различные клетки-мишени. Макрофаги захватывают также вирусы, причем нек-рые из них поступают в клетку путем пиноцитоза. Основной функцией клеток Купфера печени является клиренс (очищение) крови от бактерий и вирусов. Старые или поврежденные эритроциты фагоцитируются макрофагами костного мозга, селезенки и печени, а затем подвергаются внутриклеточному перевариванию (эритрофагоцитоз).

Участие в воспалении

Повреждающие агенты (агенты-раздражители) различной природы вызывают в общем однотипную реакцию организма — воспаление (см.). Однократное кратковременное раздражение индуцирует миграцию нейт-рофилов и их скопление в зоне повреждения. Через 6 час. приток нейт-рофилов постепенно ослабевает, после чего начинается миграция макрофагов, к-рая продолжается примерно в течение Зсут., а затем снижается. Макрофаги в очаге острого воспаления образуются только из циркулирующих моноцитов. При подостром и хроническом воспалении макрофаги часто становятся доминирующими клетками, причем если острый воспалительный процесс переходит в хрон. форму, то наблюдаются местная пролиферация и селекция долгоживущих макрофагов, направленные на поддержание численности макрофагов в очаге воспаления.

От природы раздражающего агента зависит сменяемость макрофагов в очаге повреждения. В случае устранения провоцирующего агента они исчезают (гибнут или мигрируют в лимф. узлы). При сохранении действия возбудителя воспаления макрофагальный инфильтрат остается. Если в процессе ответной реакции, направленной на устранение токсического и устойчивого раздражителя (напр., двуокиси кремния, бактерий), происходит потеря большого числа макрофагов, то формируется гранулема (см.) с высоким уровнем сменяемости клеток. Если раздражитель устойчив к действию макрофагов и в то же время нетоксичен, возникает гранулема с низким уровнем сменяемости клеток; в такой гранулеме преобладают долгоживущие макрофаги. Во многих специфических гранулемах (напр., при туберкулезе, саркоидо-зе, лепре) мононуклеарные фагоциты превращаются в эпителиоидные клетки (рис. 4) со слабой фагоцитарной активностью, но сильно выраженным пиноцитозом и способностью к секреции. В очагах хрон. воспаления мононуклеарные фагоциты при слиянии дают начало так наз. макрофагальным поликарионам, или многоядерным гигантским клеткам инородных тел (рис. 5) и клеткам типа Пирогова — Лангханса (см. Гигантские клетки). Последние обычно сохраняют очень слабую фагоцитарную активность, напр, по отношению к бактериям туберкулеза. В хрон. гранулемах, вызванных частицами кварца, происходит непрерывная гибель макрофагов в результате разрушения лизосом и са-мопереваривания клеток. При этом из клеток освобождается фиброгенный фактор, стимулирующий синтез коллагена фибробластами. Кроме того, активированные макрофаги вырабатывают фибронектин—гликопротеид с высокой молекулярной массой, являющийся, в частности, хемо-аттрактантом (привлекающим агентом) для фибробластов.

Участие в иммунных процессах

Клетки С. м. ф. принимают участие в иммунных процессах. Первичное взаимодействие макрофага с антигеном (см.) — непременное условие развития направленного и максимального иммунного ответа (см. Иммунитет). В результате такого взаимодействия антиген поглощается и перерабатывается внутри макрофага (процессинг), после чего секретируется в иммуно-генной форме, оказываясь фиксированным на его плазматической мембране. Иммунная стимуляция лимфоцитов происходит в результате их непосредственного контакта с макрофагами. В дальнейшем иммунная реакция протекает с участием В-лимфоцитов, Т-лимфоцитов и макрофагов (см. Иммунокомпетентные клетки).

Противоопухолевая активность

Макрофаги обладают противоопухолевой активностью и проявляют специфические и неспецифические цитотоксиче-ские свойства благодаря присутствию цитофильных антител или факторов, продуцируемых сенсибилизированными Т-лимфоцитами. Разрушение клеток-мишеней обычно оценивается по освобождению связанного с ними радиоактивного хрома после ицкубации с цито-токсическими макрофагами — эффекторами. Проявляемая макрофагами цитотоксичность имеет отношение к ряду иммунных реакций, таких, как отторжение аллотрансплантатов (см. Иммунитет противоопухолевый) .

Цитотоксическими свойствами обладают две категории макрофагов— эффекторов: иммунные, или так наз. вооруженные, макрофаги, активно разрушающие специфические клет-ки-мишени, и неспецифические активированные макрофаги с менее избирательными свойствами. Цитотоксичность иммунных макрофагов по отношению к опухолевым клеткам продемонстрирована в опытах in vitro, в к-рых использовали макрофаги от мышей, иммунизированных син-генными (генетически идентичными) опухолевыми клетками. В то же время макрофаги не были способны разрушать опухолевые клетки, если были получены от мышей, иммунизированных аллогенными опухолевыми клетками (взятыми от другого животного того же вида). Специфическая подготовка (вооружение) макрофагов зависит от продукции специфического фактора сенсибилизированными Т-лимфоцитами. Точный механизм деструкции клеток вооруженными макрофагами пока неизвестен. Для лизиса опухолевых клеток необходим контакт между ними и макрофагами. Процесс разрушения опухолевых клеток включает в себя остановку их пролиферации и лизис. После специфической иммунной реакции между макрофагом и опухолевой клеткой-мишенью макрофаг может потерять специфичность. В этом случае он превращается в неспецифическую клетку-эффектор. Неспецифическая цитотоксичность может наблюдаться после инкубации макрофагов с различными веществами: эндотоксином, двуцепочечной РНК и адъювантом Фрейнда (см. Адъюванты).

Участие в регуляции кроветворения

Клетки С. м. ф. принимают участие в регуляции миелоидного и лимфоидного кроветворения (см.). В красном костном мозге, селезенке, печени и желточном мешке эмбриона описан так наз. центральный макрофаг, окруженный одним-двумя рядами эрит-робластов. Тонкие цитоплазматические отростки центрального макрофага проникают между эрит-робластами, а иногда их полностью окружают. Центральный макрофаг всегда становится центром эритропоэза, вместе с прилежащими к нему эритробластами он получил название эритробластического островка, к-рый рассматривается как функционально-анатомическая единица очагов эритропоэза. Центральный макрофаг поглощает ядра эрит-робластов, переваривает старые эритроциты и переносит накапливаемое железо в развивающиеся эритробласты. Нек-рые продукты распада поглощенных ядер могут реутилизироваться для нового синтеза ДНК кроветворными клетками. Центральный макрофаг отличается высокой устойчивостью к воздействию ионизирующего облучения и гипоксии. Центральные макрофаги являются стромальны-ми элементами и выполняют регулирующую функцию при созревании эритроидных клеток-предшественни-ков, напр. при фенилгидразино-вой анемии (см. Анемия, анемия экспериментальная). Появление новых интраваскулярных эритроб-ластических островков в костном мозге, печени и селезенке всегда связано с наличием фагоцитирующих макрофагов, дифференцирующихся из циркулирующих в крови моноцитов.

Клетки Купфера печени участвуют в регуляции эритропоэза посредством выработки эритропоэтина (см.).

С помощью агаровых культур установлено, что моноциты и макрофаги вырабатывают факторы, стимулирующие продукцию моноцитов, нейтрофилов и эозинофилов, а также пролиферацию макрофагов, в результате чего возникают дискретные клеточные колонии. С другой стороны, они могут оказывать ингибирующий эффект на рост колоний, синтезируя простагландин Е (см. Простагландины) .

В мозговом веществе и внутренней зоне коркового вещества долек тимуса и тимусзависимых зонах всех периферических лимф, органов (лимф, узлов, селезенки, скоплениях лимф, ткани жел.-киш. тракта) сравнительно недавно были описаны так наз. интердигитирующие клетки. Они характеризуются неправильной формой ядер и наличием в цитоплазме тубуловезикулярных структур. Их плазматическая мембрана образует многочисленные выпячивания, проникающие между аналогичными образованиями соседних клеток того же типа или лимфоцитов. Эти клетки морфологически очень сходны с макрофагами, а также клетками Лангерганса, локализующимися в эпидермисе (см. Кожа). В настоящее время большинство исследователей склоняется к тому, что интердигитирующие клетки — специфические стромальные элементы тимусзависимых зон, ответственные за миграцию и дифференцировку Т-лим-фоцитов.

Макрофаги участвуют в синтезе веществ, модулирующих пролиферацию и дифференцировку лимфоидных клеток. К ним относится фактор, активирующий лимфоциты и обеспечивающий митогенный (бластогенный) ответ Т-лимфоцитов на лектин и антигены гистосовместимости (см. Бластотрансформация лимфоцитов), а также факторы, усиливающие хелперную функцию Т-лимфоцитов (усиление антитело-образования в В-лимфоцитах). С помощью клонирования В-лимфоцитов показано, что макрофаги вырабатывают диффузный фактор, способствующий образованию колоний субпопуляцией В-лимфоцитов. Избыточное число макрофагов, наоборот, приводит к подавлению роста колоний в результате выработки простаг-ландина Е.

Обменная функция

Обменным процессом, в к-ром достоверно доказана роль макрофагов, является обмен железа. В результате эритрофагоцитоза в макрофагах костного мозга и селезенки происходит накопление железа в виде специфических игольчатых или палочковидных включений ферритина и гемосидерина. Ферритин затем поступает путем пиноцитоза (см.) в прилежащие эритробласты. При фе-нилгидразиновой анемии в макрофагах наблюдается увеличение палочковидных включений, содержащих ферритин.

Библиография: Mononuclear phagocytes, ed. by R. van Furth, Oxford — Edinburgh, 1970; Mononuclear phagocytes, In immunity, infection and pathology, ed. by R. van Furth, Oxford a. o., 1975; Mononuclear phagocytes, Functional aspects, ed. by R. van Furth, pt 1—2, Hague a. o., 1980.

H. Г. Хрущов, В. И. Старостин.