Роль макрофагів у формуванні гранульом - гранулематозное запалення і гранулематозні хвороби
глава 2
РОЛЬ МАКРОФАГІВ У ФОРМУВАННІ гранул і РОЗВИТКУ гранулематозного запалення
Гранульоматозне запалення, яке відрізняється наявністю компактних клітинних скупчень-гранульом, характеризується в першу чергу тим, що основними клітинними елементами в осередку такого запалення є макрофаг і його похідні - епітеліоподібні і гігантські багатоядерні клітини. Інші клітини гранульоми і гранулематозного запалення - лімфоцити, плазматичні клітини, нейтрофільні і еозинофільні гранулоцити, огрядні клітини, фібробласти - складають додаткові допоміжні структурні освіти-вони не впливають на розвиток гранулематозного запалення [Adams D. О., 1983]. Тому зупинимося на характеристиці макрофагів, їх попередників і похідних. Всі ці клітини, в тому числі різноманітні форми макрофагів, відносяться до системи фагоцитуючих мононуклеарів (СФМ).
СФМ утворюється єдиної клітинної лінією, джерелом походження якої є недиференційована стовбурові клітини кісткового мозку [van Furth R., 1981]. Зі стовбурної клітини при її розподілі виникають поряд з попередниками лейкоцитів - гранулоцитів недиференційовані попередники моноцитів - монобласти [van Furth R., 1981- Adams D. О., 1983]. Згідно з даними R. van Furth, при розподілі монобластов виникають два промоноцітов, кожен з яких ще раз ділиться і дає початок двом моноцитам. Всі ці форми СФМ живуть в кістковому мозку, проте виникли при розподілі та диференціювання моноцити досить швидко виходять з кісткового мозку в кров. Моноцити, як правило, не діляться і через певний час випадковим чином залишають кров, переходячи в органи і тканини і перетворюючись в макрофаги. Напівперіод циркуляції моноцитів в крові різко коливається в залежності від виду тварини: у мишей він дорівнює 17,4 ч- у людини - 71 год [van Furth R. et al., 1982). При цьому найбільший приплив моноцитів (більше половини клітин, що йдуть з крові) спостерігається в печінку, потім в легені, черевну порожнину, кишечник [van Furth R. et al., 1982]. У дорослих статевозрілих особин частина моноцитів, які мігрували з крові в тканини, може один раз розділитися, проте основне джерело наростання кількості моноцитів в якій-небудь ділянці організму - моноцити крові. Є кілька функціонально-морфологічних форм клітин СФМ. Так, клітини, подібні до моноцитами крові і здатні ділитися, що знаходяться в тканинах і серозних порожнинах, розглядаються як молоді (незрілі) макрофаги. Ці клітини диференціюються в зрілі макрофаги. Нижче наведена таблиця. 2 [Сєров В. В., Шехтер А.Б., 1981], в якій представлені основні структурно-функціональні особливості клітин СФМ. Отже, клітини СФМ можна розділити на: 1) кістковомозкові попередники, 2) зрілі (моноцити), що циркулюють в крові, 3) тканинні макрофаги.
Тканинні макрофаги ділять по локалізації та морфофункциональним характеристикам на: 1) макрофаги серозних порожнин, зокрема перитонеальні і плевральние- 2) гістіоцити сполучної тканини-3) купферовские клітини печінки (зірчасті ретикулоендотеліоцитів) - 4) макрофаги лімфатичних вузлів, селезінки і кісткового мозку-5 ) клітини Лангерганса шкіри-6) мікроглію ЦНС-7) остеокласти. Кожна із зазначених систем тканинних макрофагів є, мабуть, відкритою системою, яка поповнюється за рахунок приходу з крові моноцитів. Останні потім диференціюються в місцеві тканинні макрофаги. Цей процес приходу моноцитів різко посилюється при дії дратівної (запального) або ушкоджує стимулу.
Однак в інтактних органах і тканинах, особливо черевної порожнини, пухкоїсполучної, ЦНС, а також інтерстиціальної тканини легенів існують клітинні лінії, які стосуються за всіма ознаками до СФМ, але самоподдерживающиеся в результаті повільного, але по-
Таблиця 2. Структурно-функціональні особливості фагоцитів
Примітка. Знаками (-) і (+) позначена ступінь виражене г і ознаки.
Це так звані резидентні макрофаги, які, мабуть, заселили конкретну тканинну область на ранніх етапах розвитку організму. Деякі автори вважають, що резидентні макрофаги є «сигнальними» клітинами, що дають інформацію про стан даного тканинного регіону. Найбільш детально питання про співвідношення резидентних і «сторонніх» моноцитарних макрофагів розроблений
W. T. Daems і іншими дослідниками на прикладі макрофагів черевної порожнини.
Резидентні макрофаги черевної порожнини можна отримати при лаваже останній у інтактних молодих тварин [Daems W. Т., 1980]. Це відносно стабільна і гомогенна клітинна популяція у тварин певного виду, але має значні відмінності від виду до виду [Daems W. Т. et ah, 1976]. Поверхня резидентних макрофагів має складки, пальцеподібні вирости, вуалі, а при контрастировании рутенієвого червоним на поверхні макрофагів видно надмембранний шар товщиною до 60 нм, до складу якого входять, зокрема, мембранні глікопротеїди. Під плазмової мембраною виявляються у великій кількості актинові філаменти товщиною 5-6 нм. Крім того, актинові філаменти виділяються в псевдоподиями, що беруть участь в захопленні частинок. В резидентних макрофагах, за даними W. Т. Daems (1980), видно лакуни, що поширюються від поверхні клітин в глибину, а також у великій кількості везикули і вакуолі. Маленькі везикули можуть бути з`єднані з позаклітинної середовищем у вигляді вузької горловини і побудовані за типом облямованих везикул. Ядро резистентних макрофагів неправильної форми, хроматин диспергирован, у великій кількості представлені ядерні пори.
Кількість лізосом в резидентних макрофагах різне, однак в черевній порожнині ці клітини мають невелике число органел, в яких часто видно ореол між обмежує мембраною і матриксом. У лізосомах резидентних макрофагів виявлені кисла фосфатаза, амінопептідазу і інші ферменти. У той же час не виявлено ендогенна пероксидазна активність, яка виявляється в моноцитах і макрофагах моноцитарного походження. Пластинчастий комплекс резидентних макрофагів виявляє активність кислої фосфатази, в везикулах цього апарату видно пероксидазна активність. Ця активність виявляється також у зернистої ендоплазматичної мережі (ЗЕС) і нуклеарную оточенні резидентних макрофагів. У ряді випадків в тісному зв`язку з ЗЕС виявляються мікропероксісоми. Вони виявлені також в зірчастих ретикулоендотеліоцитів [Novikoff А. В. et al., 1973]. В резидентних макрофагах поряд з мікротрубочками, Актинові філаменти є філаменти величиною 10 нм. Роль останніх в даний час повністю не з`ясована. Слід зазначити, що резидентні макрофаги можуть ділитися митозом в місці свого розташування, т. Е. Вони відносяться до самоподдерживающейся клітинної лінії.
Після введення в черевну порожнину деяких речовин: розчину глікогену, пептона, крохмалю, тіогліколат, мінерального масла збільшується кількість клітин в черевній порожнині. При цьому з`являється багато моноцитів і макрофагів моноцітоідного походження, так званих ексудативних клітин.
Важлива ознака ексудативних макрофагів - відсутність пероксидазною активності в ЗЕС, пластинчастому комплексі і околоядерном оточенні. Н. J. van Rhee і співавт. (1979) та інші дослідники показали, що пероксидазна активність в зазначених зонах у моноцитарних макрофагів може з`являтися в особливих умовах, проте це явище носить тимчасовий характер. W. Т. Daems (1980) розрізняє первинні і вторинні гранули в моноцитах. Обидва типи гранул мають Пероксидазну активність, причому, можливо, у вторинних гранулах міститься більше каталази. За даними W. Т. Daems (1980), обидва типи гранул можуть бути первинними лізосомами. Ці гранули можуть зливатися з фагосоми, при цьому звільняються ферменти. У міру дозрівання макрофагів первинні і вторинні гранули зникають, але в той же час з`являються округлі гранули великих розмірів - макрофагальні гранули (рис. 7) з характерним ореолом навколо щільного центру. У ексудативних макрофагах виявлені також мікропероксісоми, які відсутні в моноцитах крові. Кількість мікропероксісом збільшується в міру переходу моноціта в макрофаг, макрофаги в епітеліоїдну клітку і при злитті макрофагів в гігантські багатоядерні клітини.
Є також і функціональні ознаки резидентних і ексудативних макрофагів. Так, у макрофагів моноцитарного генезу на відміну від резидентних добре виражені рецептори до Fc-фрагменту IgG, а також до компоненту СЗ комплементу. Завдяки цим особливостям моноцитарні макрофаги захоплюють частинки, опсонізовані IgG, т. Е. Включенням імунного механізму, тоді як резидентні макрофаги не використовують такий механізм і менш ефективно фагоцитируют.
Мал. 7. Ультраструктура макрофаги.
Видно макрофагальні гранули з периферичних ореолом. X 15 000.
Макрофаги сполучної тканини (гістіоцити). *
* Термін «гістіоцити» часто вживається при описі клітин хронічного запального вогнища. Таке визначення неточно.
Морфологія цих клітин вивчена і детально охарактеризована В. В. Сєровим і А. Б, Шехтер (1981). Грунтуючись на даних А. А. Максимова (1923), автори вважають, що гістіоцити мають округлу, але злегка уплощенную форму, нерівні контури цитоплазми, ниркоподібне або овальне ядро. В їх цитоплазмі визначаються ШИК-позитивні включення, стійкі до амілази, а також висока активність лізосомальних ферментів (неспецифічної естерази і кислої фосфатази). За даними К. Kajikawa (1964), К. Kajikawa і співавт. (1970), гістіоцити нагадують перитонеальні макрофаги. У них добре розвинені ЗЕС і пластинчастий комплекс. К. Kajikawa (1964) показав, що бульбашки цитоплазматичної мережі можуть містити матеріал, виявляється потім в зрілих лизосомах - «Н-гранули». В. В. Сєров та А. Б. Шехнер (1971) відзначають велику варіабельність гистиоцитов: найбільш постійні ознаки - ворсинчатая поверхню і розвинений лізосомальних апарат.
Легеневі альвеолярнімакрофаги. Ці клітини розташовуються в інтерстиції альвеолярних септ і на поверхні або в просвіті альвеол. В умовах патології виявляються особливі форми легеневих макрофагів, зокрема гемісідерофагі. З приводу походження альвеолярнихмакрофагів було багато суперечок: за допомогою хромосомальних маркерів встановлено, що макрофаги поверхні альвеол і вільні внутрішньоальвеолярні макрофаги мають в основному костномозговое походження і диференціюються з моноцитів крові. У той же час макрофаги интерстиция альвеолярних септ, можливо, утворюють щодо автономну і самопідтримується клітинну лінію.
Купферовскіе клітини печінки (зірчасті ретикулоендотеліоцитів). Ці клітини розташовуються по ходу синусів, випинаючись в просвіт синусів і приймаючи трикутну або клиноподібну форму. Вони відрізняються вираженою фагоцитарної активністю, що найкраще виявляється при введенні в кров колоїдних розчинів, наприклад колоїдного розчину вугілля (туші). При електронно-мікроскопічному вивченні показано, що клітини, що утворюють стінку синусів, представлені двома різними типами, що мають різне походження [Yamagishi М., 1959 Wisse E., 1970, 1972]. Клітини гематогенного походження утворюють вирости в просвіт судини і є купферовскими [Wisse Е., Daems W. Т., 1970], інші - ендотеліоцитами. Ці клітини мають численні пальцевидні і вуалевіднимі випинання поверхні [Карр Я., 1978]. На поверхні багатьох купферовских клітин спостерігаються глибокі трубчасті инвагинации [Того I et. al., 1962- Orei L. et al., 1968]. Ці випинання утворюють систему вузьких канальців, які з боку цитоплазми оточені облямованими везикулами. Така система призначена для захоплення дрібних частинок, в тому числі колоїдних розчинів. У цих макрофагах є первинні і вторинні лізосоми, іноді в останніх виявляють ферритин. Мережа канальців ЗЕС розвинена так само, як пластинчастий комплекс. У бульбашках і мішечках пластинчастого комплексу ЕЗС, включаючи перинуклеарное простір, а також в щільних тільцях, оточених мембраною, виявлена активність пероксидази [Fahimi Н. D., 1970].
Макрофаги лімфатичних вузлів, селезінки, кісткового мозку. Частина таких клітин має типову структуру і функцію макрофагів. Інші в основному отросчатие - «дендритні» клітини, в даний час їх відносять до стромальних клітинних елементів. Вони мають костномозговое походження, але відрізняються від клітин крові [Фріденштейн А. Я-, 1983] і мають антігенпредставляющіе або допоміжної функцією [Knight S. С. et al, 1985 Villa М. L et al., 1985]. Типові макрофаги розташовуються або всередині синусів, або зовні, серед адвентиціальних або паренхіматозних клітин. Вони мають нерівну поверхню з численними гребенями. Містять багато лізосом.
У великих лизосомах зустрічаються агрегати феритину, мієлінові фігури, залишки поглинених клітин. У макрофагах лімфатичних вузлів виявляється кілька типів везикул. За даними Я. Карр (1978), гладкі везикули мають розміри від 60 нм до 1 мкм, а облямовані - від 0,01 до 0,18 мкм. Добре розвинені ЗЕС і пластинчастий комплекс. Мітохондрії мають витягнуту форму. Дуже характерно для макрофагів лімфатичних вузлів наявність микрофибрилл і розвиненої системи мікротрубочок.
У макрофагах селезінки також виявляють пластинчастий комплекс, мережа мікрофіламентів, лізосомальних апарат. При поглинанні колоїдного вугілля відростки макрофагів (псевдоподии) проникають в просвіт синусів між ендотеліоцитами. Для макрофагів кісткового мозку, як і для макрофагів селезінки щурів, характерно те, що вони оточені еритробластах. В кістковому мозку між еритробластах розташовуються цитоплазматические відростки макрофагов- в таких клітинах міститься порівняно мало везикул, проте є багато лізосом, що містять велику кількість феритину. Крім типових макрофагів, в лімфатичних вузлах і селезінці є стром ал ьние елементи- деякі автори [Marshal А. Н., White R G., 1950] описують їх як равновідность макрофагів. У лімфатичних фолікулах лімфатичних вузлів і селезінки, багатих В-лімфоцитами, переважають дендритні ретикулярні клітини. Ці клітини, за даними А. Хем і Д. Кормак (1983), що не фагоцитируют, мають тонкий обідок цитоплазми і з`єднані один з одним десмосомами. У них виявляється активність неспецифічної естерази і 5-нуклеотидази на поверхні. В областях, багатих Т-лімфоцитами (внутрішня частина коркового речовини лімфатичних вузлів і періартеріолярние лімфатичні муфти селезінки), клітини строми мають поліморфний ядро і відростки особливої форми, що нагадують переплітаються пальці. Це великі клітини ,. в цитоплазму яких глибоко випинається або частина лимфоцита, або весь лімфоцит. Це так звані інтердігетірующіе клітини, які більшість авторів відносять до макрофагів. У той же час А. Хем і Д. Кормак розцінюють їх разом з дендритними як ретикулярні клітини.
Van Furth і співавт. (1982) встановили, що Т-лімфоцити знову повертаються до вказаних макрофагів і розташовуються в тісному контакті з ними. Таким чином, інтердігетірующіе макрофаги, мабуть, впливають на диференціювання Т-лімфоцитів.
Епідермальні макрофаги - клітини Лангерганса Ці клітини були вперше описані Лангергаісом в 1868 і детально вивчені в останні два десятиліття. Клітини Лангерганса зустрічаються в епідермісі шкіри, в епітелії слизової оболонки порожнини рота, стравоходу, дихальних шляхів, кон`юнктиви, піхви шийки матки, а також в лімфатичних вузлах, мигдалинах, вилочкової залозі. Світлооптично це отростчатие клітини з великим ядром, які неможливо відрізнити без спеціальних методів дослідження від інших клітин. При електронно-мікроскопічному дослідженні, за даними І. С. Персіне (1983), зазначені клітини мають ядро округлої або неправильної форми, порівняно неширокий ободок цитоплазми. В останній виявляються розвинені ЗЕС, пластинчастий комплекс, мітохондрії, менш виражені лізосоми і фібрилярні структури. Специфічні для цих клітин гранули Бірбека. За матеріалами І. С. Персіне (1985), вони мають вигляд тенісний ракетки, оточені мембраною, до якої зсередини прилягає дрібнозернистий шар. По середині «рукоятки ракетки» проходить пластинка, що має зерностое будова і періодичність смугастість. У гранулах Бірбека виявлені кисла і лужна фосфатази [Masutani М., Hashimoto К., 1979- Khalil (Shonoman) N. М. et al., 1982]. Крім того, в КЛ виявлені a-D-маннозідаза [Bedur В., Elleder М., 1980], р-глюкозидаза [Травні Kenzie I. et al., Неспецифічна естераз. Виявлено також білок S-100, характерний для нервових клітин [Coccia D. et al., 1981] Цей білок виявлено також в інтердігетірующіх ретикулярних клітинах пара кортикальних зон лімфатичних вузлів [Nakajama Т. et а!., 1982]. Слід зазначити, що в епідермісі імеютсянаряду з клітинами Лангерганса дендритні клітини, що несуть Thu-1-антиген, але не 1а-антиген [Schler G., 1984], які ще мало вивчені.
