Фагоцитоз это в биологии, определение, функции, роль в иммунитете

Фагоцитоз: стадии и пути фагоцитоза. Макро- и микрофагоциты

Всем известный отечественный ученый, биолог Илья Ильич Мечников впервые описал процессы фагоцитоза и стал основоположником учения. Это произошло в 1883 году и спустя 25 лет, в 1908 году, он был награжден Нобелевской премией за вклад в развитие биологических наук. Именно мечников открыл явления фагоцитоза.

Неспецифическая защита организма – одно из важнейших явлений в процессах жизнедеятельности человека и других организмов. Механизм, благодаря которому осуществляется защита, достаточно сложный. Частички больших размеров (сосредоточение молекул, бактерии) обволакиваются со всех сторон мембраной клетки-захватчика с дальнейшим втягиванием образованного субстрата внутрь клетки (интернализация).

Само явление захвата твердых частиц называют фагоцитозом. Осуществляют этот процесс фагоциты – клетки входящие в иммунную систему живых организмов. Они все время циркулируют в кровеносном русле и моментально реагируют на попадание в организм чужеродных агентов.

Стадии фагоцитоза

Фагоцитоз имеет ряд последовательных этапов:

Обнаружение посторонних объектов, которое осуществляется с помощью специфических рецепторов расположенных на мембране фагоцита. Включение их происходит из-за выделения в области проникновения (воспаления) особых веществ активирующих макрофаги (гистамин, цитокины). Таким образом, клетки стремительно начинают приближаться к патогену, этот процесс называется хемотаксисом.

Происходит постепенное сцепление с «чужими» за счет фагоцитарных отростков – так совершается адгезия.

Через ряд реакций идет активация мембраны фагоцита (за счет протеинкиназы), которая необходима для дальнейшего переваривания агента.

Захват объекта фагоцитом – выделяют два вида погружения патогена в макрофаг:

  • При первом варианте активируется актин-миозиновая система, которая стимулирует образование многочисленных псевдоподий, затем нейтрофилы окружают этими отростками инородное тело, и таким образом, он оказывается внутри фагоцита;
  • при втором – формируется своеобразное углубление в области адгезии, которое постепенно увеличивается, пока захваченный объект полностью не окажется поглощенным клеткой.

Плазматическая мембрана окутывает чужеродное тело со всех сторон и представляет собой – фагосому.

Основной этап фагоцитоза, который поддерживает иммунитет и защищает его от проникших патогенных организмов – это непосредственное растворение чужеродных агентов. Внутри фагоцита находятся специфичные органеллы – лизосомы. Они содержат ферменты, способные расщеплять вредоносные тела. С помощью лизосом и завершается уничтожение агента.

Все продукты переваривания удаляются из клетки, путем выхода образовавшейся фаголизосомы через мембрану макрофага.

Так проходит фагоцитоз при наличии действующего иммунитета. Но есть случаи, когда система защиты не способна справится с множественными патогенными организмами, тогда развивается заболевание.

Незавершенный фагоцитоз

Описанный выше процесс называют завершенным фагоцитозом. Но существует и другой вариант исхода – это незавершенный фагоцитоз.

Попавший микроорганизм захваченный макрофагом не поддается действию лизосомальных ферментов и остается в клетке в спящем состоянии. Но при наступлении благоприятных условий он может выходить из нее и провоцировать различные болезни.

Внутриклеточный и внеклеточный пути фагоцитоза

Существует внутриклеточный и внеклеточный пути фагоцитоза.

  1. При захвате чужеродного агента, в организме резко повышается потребность в кислороде, так как из него начинают формироваться активные формы (перекись водорода, гидроксильные радикалы). Они обладают токсичными свойствами, способными разрушать микроорганизмы – это кислородзависимый внутриклеточный фагоцитоз. При кислородНЕзависимом пути используются лизосомальные ферменты, протеазы, гидролазы.
  2. Макрофаги в активном состоянии способны выделять оксид азота. Сначала он синтезируется внутри клетки, а высвобождается после встречи фагоцита с патогеном. Наличие опухолевого роста стимулирует выработку цитокинов, которые борются с раковыми клетками. Это внеклеточный путь фагоцитоза.

Учение Мечникова о защитных свойствах крови дало миру представление об иммунной системе, которая способна функционировать благодаря двум факторам: наличие клеточного иммунитета (лейкоцитарные клетки и их производные) и гуморального (антитела).

Читайте также:  Шишка на ноге возле большого пальца как лечить, как снять боль, осложнения (фото )

Какие клетки защищают наш организм? Еще И. И. Мечников выделял две группы клеток-защитников: макрофагоциты и микрофагоциты:

Макрофагоциты (моноциты и макрофаги)

Моноциты – это лейкоцитарные клетки, составляющие 4-11% от общего числа клеток крови. Они самые большие представители белой крови (10-12 мкм в диаметре). Внутри находится множество лизосом, что обуславливает их фагоцитарную активность.

Благодаря своим размерам моноциты уничтожают чужеродные тела большой величины, на что другие клетки не способны. Продолжительность жизни моноцитов составляет около 2-4 дней, после чего они не гибнут, а проникают через сосудистую стенку в ткани, где преобразуются в макрофаги-гистиоциты.

Макрофаги есть везде, во всех органах и тканях организма, оснащены выростами — псевдоподиями, которые необходимы при захвате чужеродных клеток, основная масса цитоплазмы заполнена лизосомами и фагосомами. Важная функция макрофагов — секреция лизоцима (бактерицидного средства).

Множество клеток в нашем организме каждый день отмирают – это естественный физиологический процесс, продукты апоптоза также поглощаются и растворяются внутри фагоцитов.

Микрофагоциты (нейтрофильные клетки)

Нейтрофилы – это полиморфноядерные гранулоциты, в диаметре около 7мкм. При воспалительных процессах они первые появляются в месте патологического очага и способны фагоцитировать бактерии и мелкие частицы. Сами нейтрофилы здесь и погибают, превращаясь в гнойную массу.

Сложно переоценить важность фагоцитарной системы, поскольку она выполняет не только очищение организма от чужеродных тел, но перенося на свою поверхность пептиды разрушенных антигенов, фагоциты стимулируют выработку стойкого иммунитета к этим микроорганизмам.

Открытие фагоцитов Мечниковым

На своем портрете, подаренном Мечникову, Пастер написал: «На память знаменитому Мечникову — творцу фагоцитарной теории от искренне преданного Пастера».

Сам Илья Ильич Мечников так рассказывает о рождении этой теории. «Однажды, когда вся семья отправилась в цирк смотреть каких-то удивительных дрессированных обезьян, а я остался один над своим микроскопом, наблюдая за жизнью подвижных клеток у прозрачной личинки морской звезды, — меня сразу осенила новая мысль. Мне пришло в голову, что подобные клетки должны служить в организме для противодействия вредным деятелям.

Чувствуя, что тут кроется нечто особенно интересное, я до того взволновался, что стал шагать по комнате и даже вышел на берег моря, чтобы собраться с мыслями. Я сказал себе, что если мое предположение справедливо, то заноза, вставленная в тело личинки морской звезды, не имеющей ни сосудистой, ни нервной системы, должна в короткое время окружиться налезшими на нее подвижными клетками, подобно тому, как это наблюдается у человека, занозившего себе палец.

Сказано — сделано. В крошечном садике при нашем доме я сорвал несколько розовых шипов и тотчас же вставил их под кожу великолепным, прозрачным, как вода, личинкам морской звезды. Я, разумеется, всю ночь волновался в ожидании результата и на другой день рано утром с радостью констатировал удачу опыта. Этот последний и составлял основу «теории фагоцитов», разработке которой были посвящены последующие 25 лет моей жизни».

Наблюдения за мелкими прозрачными рачками показали Мечникову, что и с различными паразитами организм борется при помощи своих подвижных клеток. Очевидно, то же происходит и в организме человека, и подвижные клетки, то есть белые кровяные тельца — лейкоциты, расправляются со всякими чужеродными микробами. Если человек занозит себе палец, то в ранку проникают гноеродные микробы, а на месте их внедрения возникает воспаление; скопившиеся лейкоциты захватывают и пожирают (переваривают) микробов.

Читайте также:  Доктор Комаровский о ветрянке у детей

Наблюдая за личинками морской звезды, Мечников заметил, как подвижные клетки окружают и поглощают чужеродные тела, подобно тому, как это происходит при воспалительной реакции у людей. Если чужеродное тело было достаточно мало, блуждающие клетки, которые он назвал фагоцитами, могли полностью поглотить пришельца. Тогда считалось, что процесс поглощения служит для распространения чужеродного вещества по всему телу через кровеносную систему. Мечников придерживался иного объяснения, т. к. смотрел на происходящее глазами эмбриолога. У личинок морских звезд подвижные фагоциты не только окружают и поглощают вторгшийся объект, но также резорбируют и уничтожают другие ткани, в которых организм более не нуждается.

Эти подвижные клетки назвали фагоцитами («фагос» — пожирающий и «цитос» — клетка). Но еще при жизни И. И. Мечникова многие ученые указывали на основании опытов, что организм защищается от болезнетворных микробов и их токсинов (ядов) не фагоцитами, а особыми веществами — антителами, которые находятся в жидкой части крови. Эта теория получила название гуморальной («гумор» — жидкость). Мечников полностью не отрицал гуморальной теории. Но оказалось, что в защите организма от болезни играют роль и фагоцитарный и гуморальный факторы.

Лейкоциты человека и подвижные фагоциты морской звезды эмбриологически гомологичны, т. к. происходят из мезодермы. Отсюда Мечников сделал вывод, что лейкоциты, подобно фагоцитам, в действительности выполняют защитную или санитарную функцию. Однако идеи Мечников в течение ряда лет не воспринимались научной общественностью.

Среди проблем, волновавших Мечникова, была и проблема продления жизни. Изучая старческие изменения органов, ученый пришел к выводу, что они сходны с изменениями, наступающими при некоторых отравлениях.

А раз старческие изменения результат отравления, то нужно найти, откуда оно идет.

В желудке и в тонких кишках среда подкислена и для развития микробов малоподходящая. Зато в толстых кишках среда щелочная — и микробам там раздолье. Мечников приходит к выводу, что микроорганизмы, обитающие там, не только не нужны для деятельности кишечника или, по крайней мере, безразличны, но и вредны, так как выделяют ядовитые вещества.

«Чем больше изобилует кишечник микробами, тем более становится он источником зла, сокращающим существование», — писал исследователь. В этом он убедился экспериментально, вводя животным продукты жизнедеятельности микробов, обычно обитающих в кишечнике человека. В результате у этих животных возникали болезненные изменения в органах.

Что же делать? Каким путем обезвредить этих микробов? Вырезать толстый кишечник невозможно. Дезинфицировать его различными лекарственными средствами бесполезно. Но у новорожденных детей, как подметил И. И. Мечников, молочнокислые микробы задерживают развитие гнилостных. Ученый культивировал микробов, содержащихся в кислом молоке, и выяснил, что они задерживают развитие вредных микробов. Он считал, что, усиленно питаясь кислым молоком, можно отдалить старость. Гипотеза эта полностью не подтвердилась. Однако в пользе кислого молока сомневаться не приходится. Но сама идея использовать антагонизм микробов получила в дальнейшем блестящее развитие в применении антибиотиков.

Открытие фагоцитоза стало основой формирования иммунологии как науки. Мечников осознавал, что заложил фундамент нового направления, и это заставит пересмотреть устоявшиеся представления. Новые горизонты так манили, что Илья Ильич решается на шаг, который большинство ученых привел бы в ужас, — сменить специализацию, бросить широкую дорогу науки, по которой он шел двадцать лет. И Мечников оставил зоологию, хотя в медицине он был, по сути, дилетантом, а его представления о роли фагоцитоза в борьбе организма с инфекцией не шли дальше общетеоретических. Сам ученый называл себя позже зоологом, заблудившимся в медицине. Называл, конечно, с известной долей скромности — именно в истории медицины след русского ученого оказался наиболее заметным.

Читайте также:  Свойства йода, физические, химические

Новые занятия требовали проведения широкомасштабных опытов, а на скромные доходы от имения было не развернуться. Вечная головная боль исследователя — как найти экспериментальную базу с хорошим финансированием? Поэтому Илья Ильич с охотой откликнулся на предложение возглавить открывшуюся в 1886 году Одесскую бактериологическую станцию — по примеру знаменитой лаборатории Пастера во Франции. Это было прогрессивное начинание Одесской городской управы и Херсонского губернского земства. Заместитель Мечникова Николай Федорович Гамалея отправился в Париж, к Луи Пастеру. Тот (после долгих колебаний) «благословил» наконец работу станции и даже послал в Одессу подарок. Весьма, надо сказать, специфический — это были зараженные бешенством животные. Зато теперь русским ученым не нужно было тратить драгоценное время на культивацию возбудителя.

Илья Ильич, как всегда, буквально загорелся новым делом — он оборудовал станцию микроскопами и автоклавами, своими руками обустраивал лабораторию. И 13 июня 1886 года в Одессе начали делать прививки от бешенства, спасая обреченных людей.

Казалось бы, Мечников добился всего, чего желал: он стал полностью независимым исследователем и мог сосредоточиться на развитии своей теории. Однако (опять знакомая слишком многим ученым история) теперь львиную долю сил у него отнимала хозяйственная деятельность.

История открытия фагоцитоза

Открытие фагоцитоза и обоснование фагоцитарной теории в историко-научном освещении

На основе анализа трудов И.И. Мечникова и исследований его творчества представлен логико-теоретический анализ открытия фагоцитоза и обоснования фагоцитарной теории. Высказано убеждение, что синтез дарвинизма и патологии человека, лежащий в основе фагоцитарной теории, следует рассматривать как научную революцию в медицине XIX века и идейный исток клонально-селекционной теории Бернета. В дни 120-летнего юбилея открытия фагоцитоза целесообразно поставить вопрос, почему это открытие и создание фагоцитарной теории выпало на долю именно Ильи Ильича Мечникова? Ответ будет представлен в виде триады. Потому что Мечников, будучи зоологом, специалистом по беспозвоночным, не был связан медицинскими догмами своего времени. Потому что Мечников как убежденный биолог-дарвинист был уверен в единстве законов, управляющих фундаментальными процессами в организме животных независимо от их таксономического положения. Потому что Мечников в силу своей гениальности был способен охватывать и объединять широкие области знания и обладал даром к неожиданному сближению фактов и понятий, которые обыкновенному смертному представляются ничем не связанными между собой, по крайней мере, до того, как такая связь будет обнаружена и доказана. Прослеживая основные этапы научной деятельности Мечникова, можно смело утверждать, что главным внутренним стимулом его напряженной исследовательской работы было постоянное стремление к обоснованию фундаментальных биологических закономерностей. Теоретическим фундаментом для реализации этого стремления стало новое тогда учение Дарвина о единстве происхождения всех ветвей мира живого и общих основных закономерностях в историческом развитии и жизнедеятельности у различных, даже весьма отдаленных видов животных. Страстно желая пополнить фактическими доказательствами концепцию Дарвина, Мечников обращается к слабо изученной тогда эмбриологии беспозвоночных и предвидит, что зародышевое развитие разных групп животных представит воочию «живые документы» их эволюции. Такое же направление исследований избрал и А.О. Ковалевский. Общей целью молодых ученых — единомышленников, друзей, но нередко и соперников — стало отыскание у беспозвоночных трех зародышевых листков, которые ранее были найдены Карлом Бэром у ранних зародышей различных позвоночных.

Издание: Аллергология и иммунология
Год издания: 2015
Объем: 6с.
Дополнительная информация: 2015.-N 1.-С.78-83. Библ. 13 назв.
Просмотров: 54

Ссылка на основную публикацию
Ученые исследовали мозг педофилов на томографе
Педофилам проверили мозги и все поняли На прошлой неделе депутаты Госдумы приняли в первом чтении президентский законопроект, ужесточающий наказание для...
Успокоительные препараты — Таблетки успокаивающие — Цена — Киев
9 лучших успокоительных средств Лучшие успокоительные средства для взрослых Лучшие успокоительные средства для детей Знаменитое выражение Карлсона, который живет на...
Усталость и слабость — кардиоклиника
Усталость и слабость Каким образом распознать усталость и слабость, вызванные болезнями сердца? Усталость — распространенный симптом. Необычная усталость иногда считается...
Ученые объяснили женщинам, зачем им клиторы
Фото большой клитор рачком Смотрите видео две красивые студентки ласкают друг друга в хорошем качестве. От безысходности, так как трансы...
Adblock detector