Полиморфноядерные нейтрофилы обеспечивают основную защиту от. Нейтрофилы
Кровь – одна из важнейших тканей организма, состоящая из нескольких форменных элементов, каждый из которых выполняет совокупность функций. Из курса школьной биологии все помнят, что в крови есть красные кровяные тельца и белые кровяные тельца. Белые кровяные тельца – лейкоциты – подразделяют на группы. Клетки, относящиеся к каждой из групп, в свою очередь также имеют свою классификацию по способу реакции на красящие вещества, которые используют для проведения анализа под микроскопом.
Нейтрофилы – это такой подвид лейкоцитов, который реагирует на любые виды красителей. Отсюда и название, расшифровать его можно как «одинаково относящийся ко всем». Среди прочих групп лейкоцитов эта – самая многочисленная (более 50%).
В организме образуются в костном мозге, живут в крови несколько часов и до нескольких суток в тканях. Такой небольшой срок жизни этих клеток предполагает, что процесс их обновления должен происходить непрерывно. А если организм борется с инфекцией, срок жизни нейтрофилов сокращается, так как, выполнив свою задачу, они самоуничтожаются. Понятно, что эффективно борются с источниками инфекции только полноценные зрелые клетки. Такие нейтрофилы называются сегментоядерными, в норме их в мазке для анализа крови больше всего – до 70%.
– это молодые клетки, их меньше, чем зрелых – от 1% до 6%. Совсем не должно быть в крови зачаточных форм нейтрофилов – миелоцитов и метамиелоцитов (их еще называют юными клетками), так как они не выходят из органов кроветворения, пока не пройдут до конца все стадии развития.
Баланс нарушается, если в организме происходит острый инфекционный процесс, и все защитные ресурсы мобилизуются для борьбы с ним – зрелые клетки быстро погибают, их срочно нужно заменять новыми, пусть они еще и не совсем готовы.
Увидеть процентное соотношение форм нейтрофилов в крови можно в развернутом анализе крови с лейкоцитарной формулой. Для отклонений от нормы, говоря о , приняты понятия «сдвиг влево» и «сдвиг вправо». Что это означает?
Если распределить все стадии развития нейтрофила слева направо, это будет выглядеть так:
миелоцит – метамиелоцит (юный) – палочкоядерный – сегментоядерный
Когда за пределы нормы выходит количество молодых нейтрофилов в крови, формула сдвигается влево. И если выход за границы нормы происходит по количеству сегментоядерных зрелых форм – это сдвиг формулы вправо.
Норма
Нормы нейтрофилов в крови человека совпадает для обоих полов, но различается в зависимости от возраста. В обычно 2 показателя по нейтрофилам: NEUT abs (абсолютное содержание нейтрофилов), который измеряется в миллиардах клеток на литр крови (109/л) и NEUT % - это процент нейтрофилов по отношению к другим видам лейкоцитов.
Пределы норм содержания нейтрофилов в крови для разных возрастов приведены в таблице:
Возраст: дети и взрослые | Референтные значения, 109/л | Референтные значения, % |
< 1 года | 1,5 - 8,5 | 16 - 45 |
1-2 года | 1,5 - 8,5 | 28 - 48 |
2-4 года | 1,5 - 8,5 | 32 - 55 |
4-6 лет | 1,5 - 8 | 32 - 58 |
6-8 лет | 1,5 - 8 | 38 - 60 |
8-10 лет | 1,8 - 8 | 41 - 60 |
10-16 лет | 1,8 - 8 | 43 - 60 |
> 16 лет (Взрослые) | 1,8 - 7,7 | 47 - 72 |
Более подробное исследование – лейкоцитарная формула или лейкограмма – показывает процентное соотношение между видами нейтрофилов:
Таблица референтных значений соотношения видов нейтрофилов для разных возрастов:
Возраст | Палочкоядерные, % | Сегментоядерные, % |
новорожденные | 3-12 | 47-70 |
< 2 нед | 1-5 | 30 - 50 |
2 нед - 1 год | 1-5 | 16-45 |
1 – 2 года | 1-5 | 28-48 |
2 – 5 лет | 1-5 | 32-55 |
6-7 лет | 1-5 | 38-58 |
8 лет | 1-5 | 41-60 |
9-11 лет | 1-5 | 43-60 |
12-15 лет | 1-5 | 45-60 |
> 16 лет (взрослые) | 1-3 | 50-70 |
Важным диагностическим показателем является количество нейтрофилов и соотношение между и совокупностью всех молодых форм. Ведь если количество последних нейтрофилов повышено, значит в организме есть очаг заболевания, с которым тот активно борется.
Повышение
Другое название такого состояния – нейтрофилия или нейтрофилёз.
Нейтрофилез может быть разной степени, которую также можно определить по результатам анализа крови и сделать заключение, насколько тяжело протекает заболевание.
Значения, соответствующие степеням нейтрофилеза:
- Умеренная степень – менее 10*109/л – в этом случае, скорее всего, в организме протекает локализованный воспалительный процесс;
- Выраженная степень – от 10 до 20 *109/л – при таком значении показателя воспаление может быть более обширным;
- Тяжелая степень – от 20 до 60 *109/л – характерна для генерализованных состояний ( , перитонит), в этом случае меняется не только количество, но и качество клеток, при тяжелой степени нейтрофилеза гемограмма показывает значительный сдвиг влево.
Однако, существует такое понятие как физиологический нейтрофилез – это незначительное повышение количество нейтрофилов у здоровых людей вследствие недавно перенесенных физических или эмоциональных нагрузок, а также во время беременности. В последнем случае нагрузка на нейтрофилы в организме женщины увеличивается, ведь им приходится справляться с возросшим количеством токсинов, поступающих в кровь. Во время беременности контроль уровня нейтрофилов особенно важен – значительное повышение показателя может говорить, например, об угрозе выкидыша.
Понижение
Или нейтропения (еще одно название - агранулоцитоз).
может зависеть от разнообразных причин:
- Тяжелые вирусные заболевания (грипп, краснуха, корь, гепатит В);
- Заболевания, вызванные бактериальными инфекциями (тиф, туляремия);
- Прием лекарств (анальгетиков, иммунодепрессантов и цитостатиков, антибактериальных препаратов, препаратов содержащих интерферон);
- Онкологические заболевания органов кроветворения;
- Химиотерапия;
- Лучевая терапия;
- Радиационное облучение;
- Апластическая анемия;
- Нарушения питания (дефицит витаминов, например фолиевой кислоты и В12)
Тяжесть этих процессов, как и в случае с нейтрофилезом, показывает степень нейтропении:
- Мягкая – от 1 до 1,5 *109/л
- Умеренная – от 0,5 до 1 *109/л
- Тяжелая – от 0 до 0,5 *109/л
Нейтропения может быть нехроническим временным явлением – например, во время приема противовирусных препаратов. После окончания лечения количество нейтрофилов достаточно быстро приходит в норму. Если никакие серьезные заболевания у пациента не диагностированы, беспокоиться стоит в том случае, если число нейтрофилов понижено в течение длительного периода.
Частные случаи нейтропении
В некоторых случаях нейтропении обусловлены особенностями организма и являются нормой для их носителей, такие случаи, как правило, носят генетическую природу и достаточно редки.
Доброкачественная хроническая нейтропения
Доброкачественная хроническая нейтропения чаще всего встречается в детском возрасте, когда кроветворная система еще не до конца сформирована. Однако такое состояние может наблюдаться и у взрослых. При этом не всегда оно сопровождается какими-либо симптомами. Если выявлено, что хроническая нейтропения не является следствием серьезного заболевания, следует учитывать этот фактор при трактовке показателей лабораторных исследований.
Циклическая нейтропения
Циклическая нейтропения – это состояние встречается редко, 1-2 случая на 1 млн человек. Проявляется в том, что время от времени количество нейтрофилов в крови у носителя такой патологии падает ниже нормы, но через какой-то промежуток времени естественным образом восстанавливается. Патология имеет наследственную природу и в общем качество жизни значительно не снижает.
Синдром Костманна
Это также наследственное заболевание, при котором нейтрофилы не могут развиваться до зрелых форм. В результате носитель патологии лишен естественной защиты от инфекций и постоянно страдает от инфекционных заболеваний. Сейчас, вовремя выявленное, это состояние корректируется медикаментозно.
Что делать при отклонения от нормы
Если показывает пониженное или повышенное количество нейтрофилов, в первую очередь необходимо разобраться в причинах отклонений – временные они или хронические, возникли вследствие уже установленного заболевания и являются побочным эффектом лечения.
В любом случае необходима консультация специалиста – терапевта, гематолога или инфекциониста. Врач поможет грамотно провести дополнительную диагностику, если она необходима, скорректировать медикаментозную терапию, если проблемы возникли из-за принимаемых препаратов.
Некоторые меры можно принимать и самостоятельно, они точно не повредят. Сюда относится отказ от курения и алкоголя, соблюдение принципов здорового питания, сезонный прием поливитаминов.
Если, например, уровень нейтрофилов упал во время противовирусного лечения, есть несложные способы сократить риски заражения другими инфекциями.
Такие как:
- соблюдение правил гигиены – частое мытье рук и санация слизистых рта и носа после посещения многолюдных мест;
- своевременные прививки от гриппа и других болезней;
- тщательная обработка продуктов перед употреблением в пищу, отказ от сырых продуктов (например, яиц и морепродуктов).
Видео - Анализ крови, нейтрофилы:
Нейтрофильные сегментоядерные лейкоциты (нейтрофильные грануло- циты, или нейтрофилы) - преобладающая популяция белых клеток крови. Развитие нейтрофилов контролируется цитокинами, из которых главную роль играет G-CSF, а вспомогательную - GM-CSF, IL-3 и IL-6. Повышение содержания нейтрофилов в условиях воспаления регулируется цитокинами IL-17 и IL-23. IL-23 индуцирует образование IL-17, а он стимулирует выработку G-CSF.
В крови человека содержится 2,0-7,5х109/л нейтрофилов, что составляет 50-70% от общего числа лейкоцитов крови; также в крови присутствует некоторое количество (0,04-0,3х109/л, т.е. 1-6%) палочкоядерных форм нейтрофилов, не завершивших созревание. Ядро таких клеток не сегментировано, хотя и имеет уплотненную структуру хроматина. В кровотоке присутствует только 1-2% общего числа зрелых нейтрофилов в организме (остальные представлены в тканях, преимущественно в костном мозгу). Срок их пребывания в циркуляции составляет 7-10 ч.
После кратковременной циркуляции нейтрофилы покидают кровоток и мигрируют в ткани. Примерно 30% нейтрофилов, выходящих из кровотока, мигрируют в печень и костный мозг; около 20% - в легкие (точнее в их микроциркуляторное русло); около 15% - в селезенку. Основными хемо- таксическими факторами для нейтрофилов служат лейкотриен В4 и IL-8, в небольших количествах вырабатываемые в тканях. Миграция происходит с участием молекул адгезии (Р2-интегрины, Р- и Е-селектины), а также фермента эластазы, секретируемого самими нейтрофилами. Через 3-5 сут пребывания в тканях нейтрофилы подвергаются спонтанному апоптозу, т.е. запрограммированной гибели (см. раздел 3.4.1.5), и их фагоцитируют резидентные макрофаги, что предотвращает нанесение ущерба окружающим клеткам. В настоящее время допускается возможность превращения небольшой фракции тканевых нейтрофилов в долгоживущую форму и даже их дифференцировки в макрофаги. В целом функция тканевых нейтрофилов остается невыясненной.
Диаметр нейтрофилов составляет 9-12 мкм. Им свойственна уникальная морфология: ядро сегментированное (обычно состоит из 3 сегментов) с плотно упакованным хроматином (гетерохроматином); цитоплазма содержит нейтральные (по данным окрашивания) гранулы, что и определяет название этих клеток. Особенности хроматиновой структуры ядра (недоступность промоторных участков для дифференцировочных факторов) значительно ограничивает экспрессию генов и синтез макромолекул нейтрофилами de novo. Тем не менее, вопреки ранее существовавшим представлениям, нейтрофилы сохраняют способность к биосинтезу, хотя и в ограниченном масштабе.
Поскольку нейтрофилы имеют характерную морфологию, потребность в определении их мембранного фенотипа возникает только при специальном цитометрическом анализе (табл. 2.1). Для нейтрофилов характерна экспрессия на поверхности клетки ряда молекул: CD13 (аминопептидаза N, рецептор для ряда вирусов), CD14 - рецептора для липополисахарида (ЛПС) (представлен в меньших количествах, чем на моноцитах), в2-интегринов (LFA-1, Mac-1 и p155/95); Fc-рецепторов , рецепторов для компонентов комплемента (CR1, CR3 и CR4), рецепторов для хемотаксических факторов (C3aR, С5аR, рецептор для лейкотриена B4). Под влиянием ряда цитокинов (прежде всего GM-CSF) нейтрофилы экспрессируют молекулы MHC класса II (MHC-II); молекулы МНС-I экспрессируются на них конститутивно. Наиболее важные молекулы, определяющие развитие, миграцию и активацию нейтрофилов, - рецепторы для G-CSF (основного фактора, регулирующего их развитие), а также для IL-17 и IL-23, основного хемотаксического фактора - IL-8 (CXCR1, CXCR2) и хемокина, определяющего связь нейтрофилов с тканями - SDF-1 (CXCR4).
Таблица 2.1. Мембранные молекулы нейтрофилов, эозинофилов и моноцитов
Окончание табл. 2.1
Группа молекул |
Нейтрофилы |
Эозинофилы |
Моноциты |
Лектиновые рецепторы |
Дектин-1 |
|
DC-SIGN, дектин-1 |
Fc-рецепторы |
FcyRII, FcyRIII, FcaR; при активации - FcyRI |
FcyRII, FcyRIII, FceRI, FceRII, FcaR; при активации - FcyRI |
FcyRI, FcyRII, FcyRIII; при активации - FcaR |
Рецепторы комплемента |
CR1, CR3; C3aR, C5aR, C5L2 |
CR1; C3aR |
CR1, CR3, CR4; C3aR, C5aR |
Цитокиновые рецепторы |
Для G-CSF, GM- CSF, IL-3, IL-17 |
Для GM-CSF, IL-3, IL-4, IL-5, IL-13 |
Для M-CSF, GM- CSF, IFNy, IFNa/p, IL-1, IL-2, IL-3, IL-4, IL-6, IL-10, IL-15, IL-21, TNFa и т.д. |
Хемокиновые рецепторы |
CXCR1, CXCR2, CXCR3, CXCR4 |
CCR1, CCR2, CCR3, CCR5 |
CCR1, CCR2, CCR3, CCR5, CX3CR1 |
Интегрины |
P2 - LFA-a, Mac-1, aDP2; рецептор - ICAM-2 |
Pj - VLA-4; P2 aD?2 |
Р1 - VLA-1, VLA-2, VLA-4, VLA-5, VLA-6; p2 - LFA-1, Mac-1, p150, p45, aDP2; рецепторы - ICAM-2, ICAM-3 |
Молекулы главного комплекса гистосовместимости (MHC) |
|
MHC-I; при активации - MHC-II |
MHC-I, MHC-II (при активации усиливается) |
Костимулирую- щие молекулы |
|
При активации - CD154 |
CD86 (слабо); при активации - CD80, CD86 |
Другие молекулы |
CD14, CD13 |
CD9 |
CD14, CD13 |
Наибольшее своеобразие свойственно гранулам нейтрофилов (табл. 2.2), представляющим разновидность лизосом. Различают 4 разновидности гранул этих клеток: азурофильные (первичные), специфические (вторичные), желатиназные (третичные) и секреторные везикулы. Специфические гранулы содержат ферменты, проявляющие свою активность при нейтральных и слабощелочных значениях рН: лактоферрин, щелочную фосфатазу, лизоцим, а также белок BPI, связывающий витамин В12. Маркерами этой разновидности гранул служат лактоферрин и мембранная молекула CD66. В специфических гранулах содержится большое количество фермента NADPН-оксидазы, катализирующего «кислородный взрыв» и образование активных форм кислорода - главных факторов бактерицидности фагоцитов. Азурофильные гранулы содержат широкий набор гидролаз и других ферментов, активных при кислых значениях рН: миелопероксидазу, а-фукозидазу, 5’-нуклеотидазу, р-галактозидазу, арилсульфатазу, а-ман- нозидазу, N-ацетилглюкозаминидазу, p-глюкуронидазу, кислую глицеро- фосфатазу, лизоцим (мурамилидазу), нейтральные протеазы (серпроциди- ны) - катепсин G, эластазу, коллагеназу, азурацидин, а также дефензины, кателицидины, лактоферрин, гранулофизин, кислые глюкозаминоглика- ны и другие вещества. Маркерами азурофильных гранул служат фермент миелопероксидаза и мембранная молекула CD63. Желатиназные (третичные) гранулы в соответствии с названием содержат желатиназу. Наконец, четвертый тип гранул - секреторные везикулы - содержат щелочную фосфатазу.
Таблица 2.2. Свойства гранул клеток врожденного иммунитета
Тип клеток |
Разновидность гранул |
Состав гранул |
Функциональное назначение содержимого |
Нейтрофилы |
Специфические (вторичные) |
NAGPH-оксидаза, лак- тоферрин, щелочная фосфатаза, лизоцим и т.д. |
Быстрая фаза бактериолиза |
|
Азурофильные (первичные) |
Миелопероксидаза, кислые гидролазы, лизоцим, дефензины, нейтральные протеазы (серпроцидины) и т.д. |
Медленная фаза бактериолиза |
|
Желатиназные (третичные) |
Желатиназа |
Обеспечение миграции |
|
Секреторные везикулы |
Щелочная фосфатаза |
Взаимодействие с микроокружением |
Эозинофилы |
Специфические (крупные, вторичные) |
Главный основный белок, катионный белок, пероксидаза, нейротоксин, коллаге- наза, миелопероксидаза, цитокины: GM-CSF, TNFa, IL-2, IL-4, IL-6 |
Внеклеточный цитолиз |
|
Мелкие |
Арилсульфатаза В, кислая фосфатаза, пероксидаза |
Бактерицидность |
|
Первичные |
Лизофосфолипаза (в кристаллах Шарко -Лейдена) |
Липидный метаболизм |
|
Липидные тельца |
Арахидоновая кислота, липоксигеназа, циклоксигеназа |
Выработка эйкозано- идов |
Тучные клетки |
Базофильные |
Гистамин, протеазы, пептидогликаны, гли- козаминогликаны, протеин Шарко-Лейдена, пероксидаза |
Предобразованные факторы немедленной аллергии |
Окончание табл. 2.2
При стимуляции нейтрофилов в первую очередь происходит высвобождение содержимого секреторных пузырьков. Преодолевать базальные мембраны нейтрофилам позволяет секрет желатиназных гранул. Специфические, а затем азурофильные гранулы сливаются с фагосомами в процессе фагоцитоза (через 30 с и 1-3 мин после поглощения частицы соответственно). Комплекс бактерицидных факторов, присутствующих в гранулах, обеспечивает разрушение многих микроорганизмов (см. раздел 2.3.5). Наиболее эффективно содержимое гранул повреждает стрептококки, стафилококки и грибы (включая кандиды). Содержимое гранул, особенно азурофильных, может секретироваться в результате дегрануляции. После дегрануляции восстановления гранул не происходит.
Наряду с моноцитами/макрофагами нейтрофилы рассматривают как основные фагоцитирующие клетки (см. 2.3.4). При этом нейтрофилы мигрируют из крови в очаг воспаления значительно быстрее моноцитов (табл. 2.3). Скорость мобилизации нейтрофилов дополняется их способностью развивать метаболические процессы («кислородный взрыв») в течение секунд. Все это делает нейтрофилы оптимально приспособленными для осуществления ранних этапов иммунной защиты в рамках острой воспалительной реакции.
Таблица 2.3. Функциональные различия нейтрофилов и моноцитов/макрофагов
Свойство |
Нейтрофилы |
Моноциты/макрофаги |
Сроки жизни |
Короткий (3-5 сут) |
Длительный (недели, месяцы) |
Темп мобилизации и активации |
Быстрый (минуты) |
Более медленный (часы) |
Длительность активации |
Короткая (минуты) |
Длительная (часы) |
Способность к пиноцитозу |
Умеренная |
Высокая |
Способность к фагоцитозу |
Очень высокая |
Высокая |
Регенерация мембраны |
Отсутствует |
Происходит |
Реутилизация фагосом |
Невозможна |
Возможна |
Нелизосомная секреция |
Отсутствует |
Имеется |
Fc-рецепторы |
FcyII, FcyIII; при |
FcyI (спонтанно), FcyII, |
|
активации - FcyI |
FcyIII |
Гранулоциты (зернистые лейкоциты).
Лейкоцитарная формула
Все лейкоциты способны к активному перемещению путем образования псевдоподий, при этом у них изменяются форма тела и ядра. Они способны проходить между клетками эндотелия сосудов и клетками эпителия, через базальные мембраны и перемещаться по основному веществу (матриксу) соединительной ткани. Скорость движения лейкоцитов зависит от следующих условий: температуры, химического состава, рН, консистенции среды и др. Направление движения лейкоцитов определяется хемотаксисом под влиянием химических раздражителей – продуктов распада тканей, бактерий и др. Лейкоциты выполняют защитные функции, обеспечивая фагоцитоз микробов (гранулоциты, макрофаги), инородных веществ, продуктов распада клеток (моноциты – макрофаги), участвуя в иммунных реакциях (лимфоциты, макрофаги).
К гранулоцитам относятся нейтрофильные, эозинофильные и базофильные лейкоциты. Они образуются в красном костном мозге, содержат специфическую зернистость в цитоплазме и сегментированные ядра.
Нейтрофильные гранулоциты (нейтрофильные лейкоциты, или нейтрофилы) – самая многочисленная группа лейкоцитов, составляющая у человека 2,0-5,5×10 9 /л крови (48-78 % от общего числа лейкоцитов). Их диаметр в мазке крови 10-12 мкм, а в капле свежей крови 7-9 мкм. В зрелом сегментоядерном нейтрофиле ядро содержит 3-5 сегментов, соединенных тонкими перемычками (рис. 4.9, 4.10, 4.11.).
Первые два вида – молодые клетки. Юные клетки в норме не превышают 0,5% или отсутствуют, они характеризуются бобовидным ядром. Палочкоядерные составляют 1-6%, имеют несегментированное ядро в форме буквы S, изогнутой палочки или подковы. Увеличение в крови количества юных и палочкоядерных форм нейтрофилов свидетельствует о наличии кровопотери или воспалительного процесса в организме, сопровождаемых усилением гемопоэза в костном мозге и выходом молодых форм. Цитоплазма нейтрофилов при окраске по Романовскому-Гимзе окрашивается слабооксифильно, в ней видна очень мелкая зернистость розово-фиолетового цвета (окрашивается кислыми и основными красками), поэтому называется нейтрофильной или гетерофильной. В поверхностном слое цитоплазмы зернистость и органеллы отсутствуют. Здесь расположены гранулы гликогена, актиновые филаменты и микротрубочки, обеспечивающие образование псевдоподий для движения клетки. Сокращение актиновых филаментов обеспечивает передвижение клетки по соединительной ткани.
Рис. 4.13. Нейтрофилы периферической крови человека (А, Б (х1200), С (х800);
(Д ) (х2400).
Ядро сегментировано, отдельные сегменты соединены между собой тонкими нитями. Б – нейтрофилособей женского рода с дополнительным образованием (D ) – половым хроматином или тельцем Barra. В цитоплазме определяются мелкие пылевиные гранулы розового цвета. Это первичные гранулы представляющие собой мизосомы. В них содержатся кислые лизосомальные гидролазы, а также миелопероксидза. Вторичные гранулы представляют собой специфическую зернистость. Они гораздо меньше первичных. Эти гранулы содержат биологические активные вещества, участвующие в развитии воспалительных реакций. Третичные гранулы содержат желатиназу (гидролизует коллаген). С – гистологическая реакция на щелочную фосфатазу. Красные гранулы в цитоплазме указывают на присутствие этого фермента. Вышедший из тока крови ткань нейтрофил превращается в микрофаг (Д ), способній перемещаться с помощью псевдоподий (Р ).
Во внутренней части цитоплазмы расположены органеллы (аппарат Гольджи, гранулярный эндоплазматический ретикулум, единичные митохондрии), видна зернистость. Число зерен в каждом нейтрофиле варьирует и составляет 50-200.
В нейтрофилах можно различить два типа гранул: специфические и азурофильные, окруженные одинарной мембраной (рис.4.14.).
Рис. 4.14. Электронная микрофотография нейтрофила, х10 000.
Ядро нейтрофила состоит из 5 сегментов. В них хроматин конденсирован – что является признаком низкой синтетический активности белка. В цитоплазме множество гранул. Первичные гранулы (Р ) – сферической формы электронно-плотные аналогичны лизосомам. Преобладают вторичные гранулы (S ), – более мелкие, разнообразной формы и электронной плотности.
Специфические гранулы, более светлые, мелкие и многочисленные, составляют
80-90 % всех гранул. Их размер около 0,2 мкм, они электронно-прозрачны, но могут содержать кристаллоид; содержат бактериостатические и бактерицидные вещества - лизоцим (муромидаза), а также белок лактоферрин, неферментные катионные белки, пероксидазу. Азурофильные гранулы более крупные (~ 0,4 мкм), окрашиваются в фиолетово-красный цвет; их количество составляет 10-20% всей популяции гранул. Они являются первичными лизосомами, имеют электронно-плотную сердцевину, содержат лизосомальные ферменты (кислая фосфатаза, бетта-глюкуронидаза и др.) и миелопероксидазу.
Основная функция нейтрофилов – фагоцитоз, цитотоксическое действие, выделение лизосомальных ферментов за пределы клетки. В процессе фагоцитоза бактерий сначала (в течение 0,5-1 мин) с образующейся фагосомой (захваченная бактерия) сливаются специфические гранулы, ферменты которой убивают бактерию, при этом образуется комплекс, состоящий из фагосомы и специфической гранулы. Позднее с этим комплексом сливается лизосома, гидролитические ферменты которой переваривают микроорганизмы. В очаге воспаления убитые бактерии и погибшие нейтрофилы образуют гной.
В популяции нейтрофилов здоровых людей в возрасте 18-45 лет фагоцитирующие клетки составляют 69-99%. Этот показатель называют фагоцитарной активностью. Фагоцитарный индекс – другой показатель, которым оценивается число частиц, поглощенных одной клеткой. Для нейтрофилов он равен 12-23. Продолжительность жизни нейтрофилов составляет 5-9 суток.
Сегментоядерные нейтрофилы, называемые также нейтрофильные гранулоциты, относятся к одной из подгрупп лейкоцитов. Имея в своих гранулах антибиотические белки, нейтрофилы выполняют важную роль в процессе борьбы с бактериальными и грибковыми инфекциями.
Нейтрофилы относятся к наиболее многочисленной разновидности лейкоцитарных клеток. Их доля от общего числа составляет от 48-ми до 78-ми процентов. Основная задача нейтрофилов заключается в активной миграции в очаг воспаления, проникновении в поврежденные ткани и уничтожении находящихся там патогенных микроорганизмов.
Все нейтрофилы, циркулирующие в крови человека, принято классифицировать по степени их зрелости. В связи с этим, выделяют юные (в норме составляют до 0.5% от всех нейтрофилов в крови), палочкоядерные (от 1-го до 6-ти %) и сегментоядерные нейтрофилы (от 47-ми до 72-х %).
Сегментоядерные нейтрофилы – это зрелые нейтрофильные клетки, имеющие в цитоплазме сегментированное (состоящее из трех-пяти сегментов, объединенных тонкими перемычками) ядро и темно-фиолетовые гранулы. Диаметр сегментоядерного нейтрофила составляет приблизительно 15 мкм, то есть эти клетки в два раза больше эритроцитов.
В цитоплазме нейтрофильных клеток содержится два типа гранул:
- специфические (мелкие и наиболее многочисленные, в них находятся вещества, обладающие бактериостатическим и бактерицидным действием – лизоцим и щелочная фосфатаза (ЩФ));
- азурофильные (крупные, менее многочисленные, фиолетово-красные гранулы). За счет содержания лизосомальных ферментов и миелопероксидазы, эти гранулы относятся к первичным лизосомам – то есть обеспечивают специфическое «переваривание» поглощенных патогенов.
Помимо лизоцима и ЩФ, обеспечивающих разрушение мембран бактерий, в специфических гранулах сегментоядерных нейтрофилов содержится лактоферрин.
Это специфический белок, обеспечивающий связывание ионов Fe и способствующий активному склеиванию бактерий. Также, он обеспечивает регуляторную функцию, тормозя по принципу обратной связи, выработку нейтрофильных клеток костным мозгом.
После выхода из костного мозга в системный кровоток, сегментоядерные нейтрофилы находятся там около восьми часов, а затем перемещаются в ткани. Срок их жизни составляет от пяти до девяти дней. Основная функция зрелых нейтрофилов заключается в обеспечении активного фагоцитоза (процесса захватывания и переваривания чужеродных агентов).
Миграция сегментоядерных нейтрофилов в очаг воспаления обеспечивается выделением в кровь базофилами, макрофагами и лимфоцитами, так называемых хемотаксических факторов – химических веществ, «привлекающих» нейтрофилы. Активный фагоцитоз бактерий, продуктов их жизнедеятельности, погибших клеток и т.д. обеспечивается содержащимися в гранулах нейтрофилов специальными ферментами и высокоактивными свободными радикалами.
Справочно. Следует отметить, что палочкоядерные формы имеют аналогичную сегментоядерным нейтрофилам зернистость, однако, отличаются S или подковообразным ядром.
Читайте также по теме
Если повышен кортизол в крови - чем это опасно
Свидетельством активной работы палочкоядерных и сегментоядерных нейтрофилов в воспалительном очаге является гной, состоящий из погибших нейтрофильных и других клеток, бактериальных частиц и т.д.
Когда необходимо проводить исследование
Палочкоядерные и сегментоядерные нейтрофилы оцениваются при проведении общего анализа крови с подсчетом лейкоцитарнойформулы. Изучение лейкограммы необходимо при диагностике инфекционных болезней (в том числе и для проведения дифференциальной диагностики этиологии возбудителя: вирусы или бактерии), заболеваний крови, патологий печени, злокачественных новообразований и т.д.
При трактовке анализа необходимо учитывать, является ли нейтрофилез:
- относительным (то есть увеличивается доля нейтрофилов среди всех лейкоцитарных клеток);
- абсолютным (увеличение уровня нейтрофилов сочетается с общим увеличением лейкоцитов).
Внимание. Также следует учитывать наличие сдвига в лейкограмме . Например, сдвиг влево (увеличение палочкоядерных форм) чаще всего свидетельствует об острых инфекциях, тогда как сдвиг вправо (повышены сегментоядерные нейтрофилы) характерен для мегалобластной анемии, заболеваний почек и печени и т.д.
Также, важно учитывать возрастные нормы.
Сегментоядерные нейтрофилы. Норма у взрослых и детей
Забор крови должен проводиться натощак, после небольшого отдыха. Накануне необходимо исключить курение, прием спиртных напитков, жирную и жареную пищу, эмоциональные и физические перегрузки. Значения нейтрофилов записывают в процентах.
У взрослых нормальные значения сегментоядерных нейтрофилов колеблются в пределах от сорока семи до семидесяти двух процентов.
У новорожденных норма сегментоядерных нейтрофилов составляет от 47-ми до семидесяти.
У малышей первых двух недель жизни – от тридцати до пятидесяти.
Сегментоядерные нейтрофилы, норма у детей с двух недель до года, колеблется в пределах от 16-ти до 45-ти.
С года до двух лет – от 28-ми до 48-ми.
С двух до пяти лет – от 28-ми до 48-ми.
С шести до семи лет – от 38-ми до 58-ми.
С восьми до девяти лет – от 41-го до шестидесяти.
С десяти до одиннадцати лет – от 43-х до шестидесяти.
С двенадцати до пятнадцати лет – от сорока пяти до шестидесяти.
С шестнадцати лет устанавливается взрослая норма сегментоядерных нейтрофилов – от пятидесяти до семидесяти процентов.
Сегментоядерные нейтрофилы повышены. Причины
Увеличение нейтрофилов (без сдвига влево) характерно для:
- легких инфекций;
- интоксикации;
- приема нестероидных противовоспалительных ср-в;
- лечения глюкокортикостероидами;
- эклампсии;
- уремии;
- сахарного диабета;
- первых суток после перенесенного инфаркта или инсульта;
- некроза тканей;
- ожогов;
- обморожений;
- поражений почек и печени;
- воспаленных процессов (дерматитов, панкреатитов, тиреоидитов и т.д.);
- системных заболеваний соединительной ткани;
- состояния после вакцинации;
- подагры;
- кровотечений;
- гемолиза.
Важно. В норме, увеличение сегментоядерных нейтрофилов может наблюдаться при беременности, после пребывания на жаре или в холоде, при физическом или психическом переутомлении, переедании.
У женщин умеренный нейтрофилез наблюдается во время менструаций.
Еще со времен И.И. Мечникова фагоцитирующие клетки принято делить на
две категории: микрофаги и макрофаги. Микрофаги представлены в организме нейтрофильными гранулоцитами, а макрофаги имеют моноцитарное происхождение. Макрофаги крови - циркулирующие моноциты, попадая в различные ткани, могут утрачивать подвижность и дифференцироваться в тканевые макрофаги (купферовские клетки печени, альвеолярные макрофаги, мезангиальные клетки почек, гистиоциты соединительной ткани и костного мозга, клетки микроглии нервной ткани, синусовые макрофаги органов иммунной системы, перитонеальные макрофаги, гигантские и эпителиоид- ные клетки воспалительных очагов).
Между микрофагами и макрофагами существуют не только морфологические, но и функциональные различия.
Среди мембранных молекул микрофагов - нейтрофильных гранулоцитов, есть рецепторы к хемокинам, компонентам комплемента, внеклеточному матриксу, адгезивным молекулам других клеток. Все эти рецепторы обеспечивают миграционные качества микрофагов и их способность к хемотаксису. Благодаря этим рецепторам нейтрофилы могут совершать амебовидные движения, а также двигаться вдоль сосудистой стенки по направлению к источнику активирующего сигнала. Энергию для этих мобилизационных реакций вырабатывают митохондрии клетки в процессе дыхания, который у активированного микрофага носит характер «респираторного взрыва» и сопровождается образованием огромного количества активных кислородных радикалов.
При встрече с микроорганизмом, особенно в присутствии опсонинов (веществ, способствующих фагоцитозу), микрофаги присоединяют их к своей поверхности через элементы клеточной стенкиили через антитела и компоненты комплемента с последующим их поглощением. Процесс контакта с фагоцитируемым объектом или другими клетками, получение цитокиновых сигналов от ближайшего клеточного микроокружения, а также в форме гормонов и нейромедиаторов через соответствующий рецепторный аппарат приводят к активации нейтрофильных гранулоцитов и реализации их эффекторных функций.
Помимо фагоцитоза микрофаги довольно активно осуществляют внеклеточное уничтожение микроорганизмов как путем выделения во внеклеточную среду вновь образованных активных кислородных радикалов, так и в процессе дегрануляции. В последнем случае из гранул высвобождаются лактоферрин, лизоцим, катионные белки, протеиназы, катепсин G, дефенсины и др. Эти продукты вызывают повреждение клеточной стенки преимущественно у грамположительных микроорганизмов, разнообразные нарушения метаболических процессов у микробов. Активированные микрофаги не только сами участвуют в реакциях антимикробной защиты, но и способны вовлекать в этот процесс другие клетки через цитокины, которые они секретируют в ходе эффекторных реакций.
Ґ
Таким образом, основная биологическая роль микрофагов, представленных нейтрофильными гранулоцитами, заключается в элиминации чужеродных агентов из организма, в первую очередь микробов, путем внутриклеточного и, в большей степени, внеклеточного уничтожения, а также в регуляторном действии на клетки через продукцию цитокинов. Поскольку одним из опсонинов для микрофагов служат антитела, то ней- трофильные гранулоциты более активно
выполняют эти функции естественной иммунной защиты в организме.
Нейтрофилы обеспечивают основную защиту от пиогенных (гноеродных) бактерий и могут существовать в анаэробных условиях. Они остаются главным образом в крови, за исключением случаев их локализации в очагах острого воспаления. Нехватка нейтрофилов приводит к хроническим инфекциям.
Дисфункции нейтрофилов, такие как различные формы нейтропении , дефицит адгезии нейтрофилов или хронический гранулематоз , приводят к тяжелым формам подверженности больных бактериальным инфекциям, что подчеркивает ключевую роль нейтрофилов в обеспечении врожденной формы иммунитета. С другой стороны, гиперактивация нейтрофилов также обусловливает патологию. Такие аномалии, как повреждение при реперфузии , васкулит , синдром дыхательной недостаточности взрослых или гломерулонефрит , свидетельствуют о важном медицинском значении гиперактивации нейтрофилов.
Спектр рецепторно обусловленных реакций макрофагов значительно шире, они воспринимают большее количество сигналов, обеспечивающих хемотаксис и взаимодействие с клеточными стенками микроорганизмов. Отличительной особенностью макрофагов по сравнению с микрофагами служит активное участие в элиминации из организма апоптотиче- ских телец - «осколков» клеток, подвергнутых апоптозу, в связи с чем макрофаги характеризуются как «мусорщики».
Но, пожалуй, одно из ведущих функциональных свойств макрофагов - это их способность к презентации антигена с участием молекул гистосовместимости HLA-D (рис. 4). Эти молекулы макрофаг начинает особенно интенсивно синтезировать в ходе активации. В процессе транспорта к мембране везикул, содержащих эти молекулы, HLA-D образует комплекс с отдельными компонентами фагоцитированного патогена, подвергнутого деградации в фаголизосомах. В результате образуется комплекс, который выходит на поверхность клетки и фиксируется на мембране макрофага. HLA-D в составе этого комплекса специфически распознается клетками иммунной системы, в частности Т-лимфоцитами.
Таким образом, в состоянии функциональной активности макрофаги усиливают свои миграционные свойства и выполняют ряд эффекторных функций, ведущей среди которых остается фагоцитоз. Необходимо отметить, что в отличие от микрофага макрофаг осуществляет преимущественно внутриклеточное уничтожение патогенов; с этим процессом тесно связаны антигенпредставляю- щие свойства этих клеток. Преобладание внутриклеточного уничтожения позволяет макрофагам эффективно удалять из биологических сред организма отработавшие и деструктивно измененные клетки. Кроме того, макрофаг - мощнейший регулятор реакций естественной защиты благодаря способности к секреции провоспалительных цитокинов, эйкоза- ноидов и индукции воспаления. Он продуцирует антимикробные, противовирусные и противоопухолевые факторы, участвует в цитотоксических реакциях. Наконец, макрофаг в процессе презентации антигена инициирует иммунные реакции, обеспечивая им определенное ци- токиновое сопровождение.
Макрофаги не могут постоянно поддерживаться в активированном состоянии, т. к. они при этом потребляют много энергии и могут повреждать ткани ор-
Шероховатый
Митохондрии ретикулум Ядро Лизосомы
Опсонины
О О
«С*» С
Поглощение
патогена
Фагол изосома
Секреторные / везикулы с HLA-D
¥ Экспрессия комплексов \ молекул Остаточные патогена
тела + HLA-D
на мембране макрофага
Рис, 4. Особенности этапов фагоцитоза у макрофагов: презентация молекул патогенов
ют со сложной системой внутриклеточной передачи сигналов, что приводит к деактивации макрофагов. При этом снижается переработка захваченных антигенов, экспрессия антигенов гистосовместимости МНС II класса, презентация антигенов, продукция цитокинов, страдают и защитные функции макрофагов. У людей, инфицированных плазмодиями или трипаносомами, было описано появление супрессивных макрофагов, секретирующих цитокин, который ингибировал секрецию интерлейкина-2 (ИЛ-2) и экспрессию его рецептора на Т-лимфоцитах. Такие дефектные макрофаги могут подавлять Т- лимфоциты через клеточные контакты, вовлекающие поверхностные регуляторные молекулы . Описан редкий приобретенный дефект макрофагов под названием «малакоплакия», при котором воспалительные гранулемы образуются в разных тканях, чаще в эпителии мочеполового тракта. В составе таких гранулем обнаруживаются крупные монону- клеары с минерализованными агрегатами бактерий в фагосомах (тельца Михаэли- са-Гутмана) и дефектом деградации захваченных бактерий .
В последние годы большое значение уделяется нарушениям экспрессии молекул HLA-D на поверхности макрофагов, которые служат маркером таких угрожающих жизни состояний, как септический шок, печеночная недостаточность, острый панкреатит и др. .
Что касается взаимодействия макрофагов и антибиотиков, то заслуживает внимания тот факт, что регуляция секреции провоспалительных цитокинов (ФНО-а, ИЛ-1/1, ИЛ-6, ИЛ-8) и антимикробных факторов часто осуществляется через те же рецепторы, через которые к фагоцитирующим клеткам присоединяются микроорганизмы. К этой категории относятся, в частности, То11-подоб- ные рецепторы (TLR), распознающие молекулярные структуры, свойственные только микроорганизмам. Интересно, что через TLR к поверхности фагоцитов могут присоединяться и такие продукты микроорганизмов, как антибиотики , а вследствие этого присоединения изменяется функциональная активность фагоцитирующих клеток.
Помимо непосредственного действия на фагоциты антибиотики вызывают и опосредованные эффекты (рис. 5).
Взаимодействуя с микроорганизмами, антибиотики могут выполнять функции опсонинов и способствовать поглощению микробов фагоцитами . Кроме того, убивая микроорганизмы, антибиотики обусловливают высвобождение из микробных клеток антигенов, токсинов, ферментов, митогенов, продуктов протеолиза, которые, в свою очередь, взаимодействуют с клетками иммунной системы и оказывают на них разнообразные как стимулирующие, так и ингибирующие воздействия . Даже если антибиотик обладает статическим влиянием на микроорганизмы, меняется биология микробных клеток и возникает новая система их поведения во внутренних средах макроорганизма. В этой системе модуляции происходят сложные взаимодействия между клетками иммунной системы. Так, например, известны факты стимуляции антибиотиками лимфоцитов и одновременного подавления их функций при посредстве макрофагов .