Классификация кислород-независимых факторов
В арсенале фагоцитов присутствует обширный набор инструментов, не требующих кислородного взрыва для своей активации. К основным кислород- и оксид азота-независимым факторам относятся:
- Факторы локального закисления. Ключевым событием является снижение pH до значений 4,5–5,0. Этот процесс осуществляется за счёт работы специального фермента — V-АТФазы. Кислая среда сама по себе губительна для многих бактерий и одновременно создает оптимальные условия для работы внутриклеточных ферментов.
- Катионные белки. Обширная группа молекул, разрушающих клеточные стенки и мембраны бактерий. Включает лизоцим, лактоферрин, BPI-белки, а также семейство серпроцидинов (к ним относятся катепсин G, эластаза, азурацидин и протеиназа-3).
- Кислые гидролазы. Пищеварительные ферменты фагоцита. В эту группу входят миелопероксидаза, 5'-нуклеотидаза, β-арилсульфатаза, β-глюкуронидаза и кислая глицерофосфатаза.
- Бактерицидные пептиды. Короткие белковые молекулы, обладающие прямым антимикробным действием. Наиболее важные представители — дефензины α и β, а также кателицидины.
- Конкурентные ингибиторы метаболизма. Вещества, лишающие бактерию необходимых для размножения и жизнедеятельности нутриентов.
Локализация и особенности действия
Основным местом, где разворачивается действие бактерицидных факторов, являются фаголизосомы — компартменты, образующиеся при слиянии фагосомы (пузырька с поглощенным микробом) и лизосомы.
- Внутриклеточное происхождение. Ферменты и бактерицидные пептиды хранятся в клетке заранее. Они поступают в фаголизосому из пула уже готовых лизосом.
- Внеклеточное действие. Важной особенностью всех бактерицидных факторов является их способность действовать за пределами фагоцита. Это происходит в результате дегрануляции — выброса содержимого гранул наружу.
Обратите внимание: действие этих факторов следует строго отличать от механизмов внеклеточного цитолиза, которые по своей природе не связаны с процессом фагоцитоза.
Сравнение с кислородзависимыми механизмами
Хотя кислород-независимые молекулы крайне важны, наиболее мощную роль в киллинге микроорганизмов играют кислородзависимые факторы.
В отличие от готовых лизосомальных ферментов, активные формы кислорода и азота генерируются строго de novo. Главное событие здесь — кислородный взрыв, представляющий собой быструю (занимающую доли секунды) и высокопродуктивную цепь химических реакций.
Процесс запускается ферментом NADPH-оксидазой (синоним — оксидаза фагоцитов, или Phox), который катализирует образование высокореактивных свободных радикалов и ионов из кислорода. Сборка этого фермента происходит прямо на мембране фаголизосом под влиянием внутриклеточных сигналов от Fc-рецепторов.
В результате кислородного взрыва образуются:
- Активные формы кислорода (АФК): супероксид-анион (O2-), пероксид водорода (H2O2), гидроксильный радикал (OH), гидроксид-ион (OH-), гипохлорит-ион (OCl-), синглетный кислород ('O2) и озон (O3).
- Активные формы азота (АФА): оксид азота (NO), пероксинитрит (OO*NOI) и другие. При этом NO и его метаболиты способны формироваться и оказывать свое бактерицидное действие даже вне гранулярного аппарата клетки.
Вопросы с занятий и экзамена
Зачем нужно закисление среды в фаголизосоме?
Снижение pH до 4,5–5,0 с помощью фермента V-АТФазы необходимо для создания губительной для бактерий среды и активации кислых гидролаз фагоцита.
Могут ли внутриклеточные факторы убивать бактерии снаружи клетки?
Да, все перечисленные бактерицидные факторы способны действовать во внеклеточном пространстве, если клетка подвергается дегрануляции.
Что ещё разобрать по теме
- Механизм активации и сборки NADPH-оксидазы (Phox)
- Этапы и биохимия кислородного взрыва
- Свойства и виды активных форм кислорода (АФК)
- Роль Fc-рецепторов в передаче внутриклеточных сигналов
- Синтез и внегранулярное действие активных форм азота
Разберите тему целиком в курсе «Иммунология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Кислород-независимые факторы бактерицидности» и ещё 723 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 23 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Врождённый иммунитет»
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.