Клинические аспекты спортивной медицины

Специфические (эозинофильные) гранулы – наиболее характерный признак эозинофильных гранулоцитов; содержатся в количестве около 200 гранул на клетку (составляя более 95 % всех гранул). Они окружены мембраной, имеют овальную или полигональную форму, крупные размеры (0,5–1,5 ? 0,2–1,0 мкм), различную (чаще всего – среднюю) электронную плотность. Зрелые гранулы в большинстве содержат плотные кристаллоидные структуры, расположенные по их длине и погруженные в менее электронно-плотный мелкозернистый матрикс. Эти кристаллоиды имеют белковую природу и характеризуются кубической решеткой с периодом около 4 нм. Так как в эозинофильных гранулах находится ряд гидролитических ферментов, их рассматривают как видоизмененные лизосомы.

Содержимое специфических гранул:

– главный основной белок МВР (от англ. Major Basic Protein; название отражает высокое содержание этого белка, составляющего 50 % общего белка специфических гранул, и его основную реакцию) образует их кристаллоид и обусловливает их эозинофилию. Содержит высокие концентрации аргинина, обладает мощным антшельминтным, антипротозойным и антибактериальным эффектами. Токсичен для клеток других тканей (в частности, для эпителия слизистых оболочек воздухоносных путей и пищеварительного тракта). Вызывает гиперреактивность гладких мышц в бронхах. Индуцирует дегрануляцию базофилов, тучных клеток и тромбоцитов, активирует нейтрофилы. Инактивирует гепарин, гистамин, простагландины;

– другие белки специфических гранул располагаются в их матриксе: эозинофильный катионный белок токсичен для бактерий, гельминтов, простейших и клеток организма хозяина; эозинофильная пероксидаза отличается от миелопероксидазы нейтрофильных гранулоцитов, обладает широким спектром антимикробной и антипаразитарной активности в присутствии перикиси водорода; эозинофильный нейротоксин обладает противопаразитарным действием, токсичен для клеток нервной системы; гистаминаза разрушает гистамин; продукты расщепления гистамина оказывают на эозинофилы хемотаксическое действие.

Азурофильные (неспецифические, первичные) гранулы – немногочисленные (менее 5 % всех гранул), крупные и средних размеров (0,1–0,5 мкм), округлой формы, с плотным содержимым. Представляют собой лизосомы и содержат кислую фосфатазу, арилсульфатазу (инактивирует лейкотриены и присутствует в очень большом количестве) и другие ферменты. Содержание этих гранул снижается по мере созревания клетки.

Цитофизиология эозинофильных гранулоцитов. Участие эозинофилов в защите от бактерий, грибов, простейших и гельминтов. Эозинофилы, как и нейтрофилы, способны поглощать и подвергать внутриклеточному уничтожению бактериальные клетки и споры патогенных грибов. Активность фагоцитарного уничтожения микробов у эозинофилов при этом обычно ниже, чем у нейтрофилов. Вместе с тем эозинофильные гранулоциты являются главными клеточными элементами, обеспечивающими высокоэффективную защиту организма от простейших и гельминтов. Они способны уничтожать паразитов непосредственно в кровеносном русле. Выселяясь из кровеносных сосудов, они направляются в слизистые оболочки, где обеспечивают уничтожение паразитов, внедрившихся в ткани и находящихся в просвете органа (обычно кишки). Они окружают паразитов, вступают с ними в контакт, и, активируясь, осуществляют дегрануляцию – выбрасывают токсическое содержимое своих гранул, обладающее высокой противопаразитарной активностью и одновременно вызывающее приток других эффекторных клеток. Цитотоксический эффект в противопаразитарном иммунитете является антителозависимым: активации и прикреплению эозинофила к поверхности паразита способствует наличие на его плазмолемме рецепторов к IgE, IgG и компонентам комплемента.

Иммунорегуляторная функция эозинофильных гранулоцитов обеспечивается в результате их поступления в зону иммунных реакций и ограничения ее распространенности. Они привлекаются в эту зону продуктами, выделяющимися в ходе иммунных реакций, которые они подвергают инактивации, одновременно угнетая деятельность продуцирующих их клеток. Эта функция осуществляется благодаря способности эозинофилов нейтрализовывать лейкотриены, захватывать иммунные комплексы, связывать и разрушать гистамин и угнетать дегрануляцию тучных клеток и базофилов. Фосфолипаза эозинофилов расщепляет ФАТ.

Вместе с тем активированные эозинофилы сами вырабатывают ФАТ (являясь его главным источником в организме) и лейкотриены, которые вызывают увеличение проницаемости сосудов и сокращение гладких мышц. При дегрануляпии эозинофилов выделяются продукты, токсические для тканей человека. Поэтому, наряду с защитой тканей от действия продуктов иммунных реакций, эозинофилы способствуют и их повреждению. Так, установлено, что они являются важным звеном в патогенезе бронхиальной астмы, в частности, играют существенную роль в повреждении бронхиального дерева и респираторного отдела легких, а также в поддержании бронхоспастического синдрома. Помимо участия в регуляции реакций острого и хронического воспаления, эозинофилы, вырабатывая ряд цитокинов (ГМ-КСФ, ИЛ-1, ИЛ-5, ФНО-?), могут также играть определенную роль в регуляции различных процессов, в частности, роста опухолей и заживления ран.

Моноциты. Моноциты – самые крупные из лейкоцитов; относятся к агранулоцитам. Они образуются в красном костном мозге, откуда попадают в кровь, в которой находятся от 8 ч до 3–4 сут и, по-видимому, дозревают. Общее число моноцитов в крови у взрослого составляет 1,7–2,0 ? 10

клеток, из которых 3/4 находятся в пристеночном пуле. Из кровеносного русла моноциты перемещаются в ткани со скоростью 4–10 ? 10

клеток/сут. Внесосудистый пул моноцитов почти в 20 раз превышает их количество в циркуляции. В тканях под влиянием микроокружения и стимулирующих факторов они превращаются в различные виды макрофагов. Моноциты в совокупности с макрофагами образуют единую моноцитарно-макрофагальную систему или систему мононуклеарных фагоцитов (последнее название произошло от традиционного подразделения всех фагоцитов на полиморфноядерные (сегментоядерные), т. е. нейтрофилы, и мононуклеарные (с несегментированным ядром), т. е. моноциты.

Функции моноцитов в значительной мере связаны с их превращением в макрофаги после миграции из сосудов в ткани, хотя частично они могут реализовываться и самими моноцитами еще до этого превращения:

– обеспечение реакций неспецифической защиты организма против микробов, опухолевых и зараженных вирусами клеток;

– участие в специфических (иммунных) защитных реакциях – в составе как их афферентного звена (в качестве антиген-представляющих клеток), так и эфферентного звена (в качестве эффекторных клеток);

– захват и внутриклеточное переваривание различных стареющих и погибших клеток и постклеточных структур (в том числе форменных элементов крови), а также их фрагментов; обеспечение метаболической переработки и реутилизации продуктов их распада (например, железа гемоглобина разрушенных эритроцитов);

– секреция различных веществ, которые регулируют: состояние межклеточного вещества (лизосомальные протеазы, коллагеназы, эластазы, активатор плазминогена и др.); функциональную активность и пролиферацию клеток других типов (монокины – разновидность цитокинов, выделяемых моноцитами/макрофагами).

Содержание моноцитов в крови взрослого в норме: абсолютное – 240–700 клеток/мкл, относительное – 6–8 %; у детей в течение 1-й недели жизни – 0–20 %.

Моноцитоз (повышенное содержание моноцитов в крови) наиболее часто служит проявлением воспалительных или опухолевых заболеваний, а также системных заболеваний крови.

Моноцитопения (сниженное содержание моноцитов в крови) в качестве изолированного состояния встречется редко. Содержание моноцитов снижено при ряде заболеваний системы крови – анапластических анемиях, некоторых лейкозах; оно падает после введения глюкокортикоидов.

Размеры моноцитов на мазках – 18–20 мкм. Они являются самыми крупными клетками среди лейкоцитов.

Форма моноцитов на мазках – округлая, под электронным микроскопом обнаруживаются различные цитоплазматические выпячивания. Ядро моноцитов – крупное (занимает до половины площади клетки на мазке), эксцентрично расположенное, бобовидной или подковообразной формы (реже – дольчатое), светлое (хроматин рассеян в виде мелких гранул), с одним или несколькими мелкими ядрышками. Цитоплазма моноцитов – слабобазофильная, содержит многочисленные мелкие митохондрии, короткие цистерны грЭПС, вариабельное число свободных рибосом, полисом, сравнительно крупный комплекс Гольджи. Цитоскелет моноцитов хорошо развит; множественные микрофиламенты, концентрирующиеся в периферических участках его цитоплазмы под плазмолеммой в области формирующихся псевдоподий обеспечивают его активные амебоидные движения. В цитоплазме присутствуют азурофильные гранулы (лизо сомы), сходные с таковыми в нейтрофилах и богатые гидролитическими ферментами.

Антимикробные системы моноцита включают лизоцим, лактоферрин, кислую фосфатазу, арилсульфатазу, катионные белки, миелпероксидазу, перекись водорода и другие биоокислители, а также токсический метаболит – окись азота (NO), которая синтезируется в цитоплазме при их активации.

Цитофизиология моноцитов и их роль в системе мононуклеарных фагоцитов. Моноциты активно выселяются в ткани из сосудистого русла, причем эта миграция усиливается под влиянием продуктов, выделяемых поврежденными тканями, микробами, а также под действием цитокинов. Моноциты обладают высокой активностью фагоцитоза и способны осуществлять иммунный фагоцитоз благодаря взаимодействию их плазмолеммы с опсонизированными микроорганизмами, которое опосредуется рецепторами к IgG и С3-компоненту комплемента. При фагоцитозе в моноцитах, как и в нейтрофилах, генерируются токсические биоокислители (перекись водорода, супероксидный и гидроксильный радикалы, синглетный кислород), а также окись азота. Моноциты, как и образующиеся из них макрофаги, способны также к нефагоцитарному уничтожению микрорганизмов путем воздействия на них микробоцидных веществ, секретируемых в межклеточное пространство.

Превращение моноцитов в макрофаги происходит в тканях под влиянием местных факторов микроокружения. Некоторые исследователи полагают, что до этого превращения моноциты способны несколько раз делиться. Образующиеся макрофаги обладают, наряду с общими свойствами, некоторыми частными отличиями, обусловленными ткане- и органоспецифическими особенностями их существования и функционирования.

Моноциты, мигрирующие в ткани, дают начало макрофагам соединительной ткани (гистиоцитам), ряду органоспецифических макрофагов – клеткам Купфера печени, альвеолярным макрофагам легкого, макрофагам костного мозга, селезенки, тимуса, лимфатических узлов, полостей тела (перитонеальным, плевральным, перикардиальным), центральной нервной системы (микроглии), остеокластам (рис. 1.2). Предполагают, что и специализированные макрофаги в тканях способны к делению, однако оно недостаточно для поддержания их популяций, которое осуществляется путем постоянного притока моноцитов из крови и их преобразования в макрофаги.

Рис. 1.2. Основные направления преобразования моноцитов в различные типы макрофагов и антиген-представляющие клетки:

АПК – антиген-представляющие клетки; МО – моноцит (в просвете кровеносного сосуда и мигрирующий через его стенку); МО

– моноцит в тканях, дифференцирующийся в АПК или один из видов макрофагов: гистиоцит (ГЦ), клетку Купфера (КК) синусоидов печени, альвеолярный макрофаг (аМФ), перитонеальный МФ (пМФ), клетку микроглии (МГ) и остеокласт (ОКЛ). В очаге воспаления ГЦ могут дать начало гигантской клетке (ГК) или эпителиоидным клеткам (ЭК)

Структурно-функциональные изменения моноцитов при их превращении в макрофаги:

– существенное увеличение размеров клетки (до 25–50 мкм), а также содержания в ее цитоплазме митохондрий, пиноцитозных пузырьков и, в особенности, лизосом; размеров комплекса Гольджи;

– преобразования плазмолеммы с формированием значительного числа складок, увеличением количества микроворсинок, нарастанием содержания рецепторов к IgG и С3-компоненту комплемента;

– повышение активности дыхательных и лизосомальных ферментов, одновременное снижение содержания пероксидазы;

– усиление подвижности, общей метаболической активности, адгезивных свойств, способности к пиноцитозу и фагоцитозу, общее возрастание микробицидности;

– изменения чувствительности к гормонам.

Фагоцитоз у макрофагов, как у моноцитов и нейтрофилов, сопровождается «респираторным взрывом». Он может осуществляться как неиммунный фагоцитоз (в отсутствие воздействия специфических факторов сыворотки) или как иммунный фагоцитоз (после опсонизации), благодаря наличию рецепторов к IgG и С3-компоненту комплемента на плазмолемме макрофага.

Макрофаги из различных органов и тканей обладают неодинаковыми свойствами, в частности, различиями в способности к уничтожению микробов; определенная специфика характерна и для отдельных клеток среди однотипных макрофагов.

Резистентность микроорганизмов к действию микробицидных механизмов макрофагов обеспечивается несколькими путями. Так, некоторые микробы, например возбудители туберкулеза (лат. Mycobacterium tuberculosis) и токсоплазмоза (лат. Toxoplasma gondii), избегают действия микробицидных механизмов и выживают в фагосомах макрофагов благодаря тому, что выделяют вещества, которые препятствуют слиянию лизосом с фагосомами. Другие (например, лейшмании) сохраняют жизнеспособность в фаголизосомах, так как обладают стенкой, резистентной к действию лизосомальных ферментов и низких зна чений рН, третьи (например, Trypanosoma cruzi) могут проникать из фагосом в гиалоплазму.

Активация макрофагов – процесс, обеспечивающий дальнейшее усиление их метаболической, локомоторной, фагоцитарной, антимикробной, противоопухолевой и секреторной способности – происходит при непосредственном контакте с микроорганизмами, а также под влиянием их продуктов или цитокинов – ИЛ-2, ИЛ-4, ФНО, ИФН-у, ФАТ, КСФ. Активированные макрофаги приобретают способность к уничтожению ряда микроорганизмов, которые могли выживать в фаголизосомах неактивированных клеток и даже разрушать их. Индукция выработки значительных количеств окиси азота усиливает цитотоксичность макрофагов по отношению к опухолевым клеткам и микроорганизмам. Макрофаги, не способные уничтожить фагоцитированные ими микроорганизмы, благодаря своей подвижности превращаются в их разносчиков и тем самым могут содействовать распространению инфекции по организму.

Секреция активированных макрофагов. При активации усиливается продукция макрофагами и секреция ими во внеклеточное пространство различных веществ – ИЛ-1, ФНО-ос, ТРФР, простагландинов, лейкотриенов, ФАТ, ТФР-ос, ТФР-р, компонентов комплемента, ИФН, катионных белков, свободных радикалов кислорода, перекиси водорода, окиси азота, хемотаксических факторов для нейтрофилов, колониестимулирующего фактора макрофагов (М-КСФ), ГМ-КСФ. Часть этих веществ важна для непосредственной защиты от микроорганизмов и опухолевых клеток, другая оказывает влияние на сами макрофаги и другие клетки, регулируя активность воспалительных реакций. Так, ИЛ-1, ФНО-ос и ряд других пептидов, воздействуя на гипоталамический терморегуляторный центр, играют роль эндогенных пирогенов (от греч. pyros – огонь и genes – происшедший), т. е. веществ, вызывающих повышение температуры тела. Микробные продукты, обусловливающие выделение эндогенных пирогенов, носят название экзогенных пирогенов. Секретируемые активированными макрофагами лизосомальные ферменты в сочетании с микробицидными веществами обеспечивают уничтожение микроорганизмов нефагоцитарным путем, однако они способны вызвать разрушение и окружающих их тканей. Секреция медиаторов воспаления макрофагами угнетается кортикостероидными препаратами.

Макрофаги обладают и другими механизмами влияния на воспалительные реакции, так как они способны разрушать компоненты комплемента, иммуноглобулины, кинины. В очагах воспаления макрофаги могут стимулировать процессы регенерации ткани путем удаления погибших клеток и секреции факторов, вызывающих пролиферацию и функциональную активацию фибробластов – клеток, обеспечивающих выработку компонентов межклеточного вещества.

Видоизменения макрофагов в тканях и особые виды макрофагов. В тканях могут встречаться макрофаги, перегруженные продуктами неполного переваривания фагоцитированных ими субстратов, а также макрофаги, изменившиеся в результате взаимодействия между собой и с другими клетками, в первую очередь, лимфоцитами (в очагах хронического воспаления). Такие макрофаги приобретают ряд морфологических особенностей, столь характерных, что они служат их диагностическими признаками и обусловливают особые названия этих клеток:

– «пылевые» клетки – альвеолярные макрофаги легкого, перегруженные частицами пыли из вдыхаемого воздуха и выявляемые в мокроте;

– клетки «сердечных пороков» – альвеолярные макрофаги, содержащие в цитоплазме большое количество железа в результате переваривания эритроцитов, попадающих в просвет альвеол при некоторых пороках сердца вследствие повышения давления в легочных сосудах и увеличения проницаемости их стенки;

– «пенистые», или «ксантомные» (от греч. хanthos – желтый – по цвету включений) клетки – макрофаги с резко вакуолизированной цитоплазмой, перегруженные различными по химическому составу липидами (например, в очагах атеросклеротических поражений артерий, при повышенных уровнях липидов в крови, при наследственных заболеваниях, связанных с накоплением липидов – болезни Нимана – Пика, Гоше, Фабри и др.);

– гигантские многоядерные клетки. Образуются в очагах хронического воспаления в результате слияния нескольких макрофагов друг с другом, поэтому их точнее следовало бы отнести к симпластам. Имеют разнообразную форму и нередко достигают очень крупных размеров. В их цитоплазме могут находиться фагоцитированные микроорганизмы, различные клетки и их фрагменты;

– эпителиоидные клетки располагаются в очагах хронического воспаления в виде рядов и скоплений, внешне напоминая клетки эпителия. Характеризуются редукцией лизосомального аппарата, падением фагоцитарной активности при одновременном развитии синтетического аппарата. Специализируются на секреции различных регуляторных веществ (цитокинов, хемотаксических веществ, факторов роста) и ферментов в межклеточное пространство. Характер секретируемых веществ зависит от особенностей микроокружения этих клеток. Тем самым они оказывают сложное регулирующее действие на течение хронического воспаления.

Преобразование моноцитов в дендритные антиген-представляющие клетки (АПК) в тканях – наиболее вероятный путь образования последних; допускается также возможность развития дендритных АПК из самостоятельного костномозгового предшественника.

Основной функциональный признак дендритных АПК – наиболее высокая (по сравнению с клетками других типов) способность представления антигенов лимфоцитам. Они образуют функционально единую систему морфологически сходных клеток, распределенных по всему организму; наиболее многочисленны популяции АПК в слизистых оболочках и коже (входных воротах поступления антигенов), а также в органах иммунной системы (области наиболее активного представления антигенов).

Дендритные АПК в разных локализациях соответствуют не сугубо самостоятельным клеточным типам, а клеткам одного или нескольких близких типов на различных стадиях деятельности, для которых характерны поэтапная миграция, смена микроокружения и изменения ряда фенотипических свойств. Так, клетки Лангерганса, являющиеся наиболее изученной и самой крупной популяцией дендритных АПК, захватывают антигены в коже и различных слизистых оболочках, после чего мигрируют в лимфатические узлы, где осуществляют их представление в переработанном виде. В тканях дендритные АПК обладают собственной подвижностью; они переносятся также пассивно с током лимфы и крови.

Основной морфологический признак дендритных АПК – наличие многочисленных подвижных и меняющих форму ветвящихся цитоплазматических отростков, что послужило основанием для их наименования (от греч. dendron – дерево). Отростки АПК проникают между клетками других типов, пронизывают значительные объемы тканей и обладают большой совокупной поверхностью, посредством которой они способны воспринимать антигены. При стандартных методах гистологической окраски дендритные АПК практически не выявляются. Их наиболее надежная идентификация производится при использовании иммуногистохимических методов. Для клеток Лангерганса характерно присутствие в цитоплазме особых мембранных гранул Бирбека в форме теннисной ракетки (выявляются только под электронным микроскопом), функция которых до конца не выяснена. Несмотря на высокую пиноцитозную активность, АПК, в отличие от моноцитов и макрофагов, обладают сравнительно низкой активностью лизосомальных ферментов. Ядро дендритных АПК – неправильной формы, обычно с многочисленными вдавлениями.