Ферментные системы лейкоцитов

Российская  Федерация

Министерство  образования и науки

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования 

Тюменский Государственный Университет

Институт  математики, естественных наук и информационных технологий

Биологическое отделение 
 
 

реферат на тему:

  «Ферментные системы  лейкоцитов» 
 
 

Выполнила: студентка 3 курса

691 группы

Киселева  Ю.М.

          Проверила:  Турбасова Н. В. 
 
 
 
 

Тюмень 2012

Введение

     Ферменты - биологические катализаторы, обладающие способностью ускорять или замедлять  течение различных химических реакций  обмена веществ в организме. На вооружении каждой клетки нашего тела  находится  целый арсенал самых разнообразных  ферментов, осуществляющих химические процессы обмена веществ в удивительной согласованности друг с другом. Болезнь, нарушающая нормальное течение этих процессов, ломает согласованность, изменяет деятельность ферментов. Естественно, что врачи давно уже проявляют  интерес к изучению ферментов, как  показателей состояния организма.

     Кровь сравнительно более доступна для  химического анализа, чем другие ткани. Поэтому об изменении в  работе ферментов судят в первую очередь по содержанию их в крови.

     Лейкоциты - это очень распространенные клетки, имеющие ядро и способные к амебоидному движению, благодаря которому они могут выходить (мигрировать) из кровяного русла капилляров в межтканевое пространство и возвращается обратно в кровь. Лейкоциты обладают положительным хемотаксисом по отношению к бактериальным токсинам, продуктам жизнедеятельности микроорганизмов, заключающимся в том, что они перемещаются в сторону инфекционного очага под влиянием веществ, образующихся при воспалении и жизнедеятельности микроорганизмов.

     Количество  лейкоцитов у взрослого здорового  человека колеблется от 4 до 8 в 109 клеток на литр. Наблюдаются суточные колебания числа лейкоцитов: во время сна их количество уменьшается (физиологическая лейкопения), в то время как при физической работе, эмоциональных состояниях и приеме пищи увеличивается (физиологический лейкоцитоз). Так, при умеренном обеде в течение первых 30 минут число лейкоцитов в крови несколько уменьшается, а затем в течение последующих 3-4 часов - увеличивается (пищевой лейкоцитоз). Об этих изменениях количества лейкоцитов следует помнить при назначении человеку сдачи крови на анализ.

     В зависимости от строения (наличия  в цитоплазме зернистости) лейкоциты  делятся на две группы: зернистые (гранулоциты) и незернистые (агранулоциты). К зернистым относятся три группы лейкоцитов: нейтрофильные, эозинофильные и базофильные гранулоциты. Незернистые: моноциты и лимфоциты. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Нейтрофильные гранулоциты

     Основную  массу лейкоцитов составляют нейтрофильные гранулоциты. Зрелые клетки этого ряда — сегментоядерные нейтрофильные гранулоциты — подвижные, высокодифференцированные и высокоспециализированные клетки крови, которые тонко реагируют на функциональные и органические изменения в организме, выполняя фагоцитарную и бактерицидную функции.

     Общее количество зрелых и созревающих  клеток нейтрофильного ряда в костном мозге составляет 61,6-1010, а количество нейтрофильных гранулоцитов в периферической крови в среднем равно 2,3-1010 клеток, т. е. почти в 30 раз меньше, чем в костном мозге.

     В физиологических условиях нейтрофильные гранулоциты в кровяном русле распределяются на две приблизительно равные части — пристеночный (маргинальный) пул и центральный, находящийся в центре кровотока. При эмоциональном напряжении, после приема пищи, введения ряда гормонов (катехоламинов, гликокортикостероидов, этиохолоналона и др.) происходит перераспределительный лейкодитоз, т. е. лейкоциты из маргинального пула поступают в центральный.

     Продолжительность жизни нейтрофильных гранулоцитов в среднем 14 дней, из них пять-шесть дней они созревают и задерживаются в синусах костного мозга, от 30 мин до двух дней циркулируют в периферической крови, шесть-семь дней находятся в тканях, откуда они уже не возвращаются, а кровяное русло. Установлено, что при полном прекращении процессов пролиферации костный мозг способен поддерживать количество нейтрофильных гранулоцитов в периферической крови на нормальном уровне в течение шести дней.      

В костном  мозге поочередно протекают шесть  стадий созревания нейтрофилов: сначала  миелобласт, затем промиелоцит, миелоцит, далее метамиелоцит, а после палочкоядерная и сегментоядерная клетка.

     Все перечисленные формы нейтрофилов, за исключением сегментоядерной  клетки, являются незрелыми, или молодыми. Если в крови протекает воспалительный процесс или есть инфекция, то скорость попадания нейтрофилов в кровь  из костного мозга возрастает и в  кровь уже могут попасть и  молодые нейтрофилы.

     Важнейшие функции нейтрофильных гранулоцитов - способность к фагоцитозу и выработке ряда ферментов, оказывающих бактерицидное действие, а также их способность проходить через базальные мембраны, между клетками и перемещаться по основному веществу соединительной ткани.

     Как фагоцитоз, так и движение гранулоцитов — активные процессы, сопряженные  с энергетическими затратами, которые  обеспечиваются благодаря запасам  гликогена в организме и наличию  гликолитических ферментов в этих клетках. Фагоцитоз нейтрофильных гранулоцитов является их специфической функцией и осуществляется лишь при созревании клеток.

     Миелобласты практически не проявляют фагоцитарной активности. Для промиелоцитов показатель фагоцитарной активности приближается к 10,8%, а в более зрелых формах — миелоцитах — он в четыре раза выше. Показатель фагоцитарной активности нейтрофильных мета миелоцитов равен 67 %, что приближается к цифрам, свойственным палочкоядерным и зрелым сегментоядерным нейтрофильным гранулоцитам. При инволюции зрелых нейтрофильных гранулоцитов способность к фагоцитозу почти исчезает, По имеющимся данным, фагоцитарная активность зрелых лейкоцитов здоровых людей составляет в среднем 86 %.

           Нейтрофилы являются микрофагами, то есть способны поглощать лишь относительно небольшие чужеродные частицы или клетки. После фагоцитирования чужеродных частиц нейтрофилы обычно погибают, высвобождая большое количество биологически активных веществ, повреждающих бактерии и грибы, усиливающих воспаление и хемотаксис иммунных клеток в очаг. Нейтрофилы содержат большое количество миелопероксидазы, фермента, который способен окислять анион хлора до гипохлорита — сильного антибактериального агента. Миелопероксидаза как гем-содержащий белок имеет зеленоватый цвет, что определяет зеленоватый оттенок самих нейтрофилов, цвет гноя и некоторых других выделений, богатых нейтрофилами. Погибшие нейтрофилы вместе с клеточным детритом из разрушенных воспалением тканей и гноеродными микроорганизмами, послужившими причиной воспаления, формируют массу, известную как гной.

     Нейтрофильные гранулоциты обладают высокой метаболической активностью. Их специфическая зернистость содержит около 35 различных ферментов, способных разрушать основные классы биологических соединений. Предполагается, что высвобождение лизосомальных ферментов в окружающую среду происходит при повышении проницаемости лизосомальной мембраны, разрушении и гибели клетки или в процессе фагоцитоза. Рядом экспериментальных работ показано, что вещества, выделяемые гранулоцитами в процессе жизнедеятельности иди при разрушении, обладают широким спектром действия. Некоторые из них усиливают митотическую и двигательную активность клеток, улучшают регенеративные процессы в тканях.

     Биологическое значение нейтрофильных гранулоцитов заключается в том, что они доставляют в очаг воспаления большое количество разнообразных протеолитических ферментов, играющих важную роль в процессе рассасывания некротических тканей. Многочисленными исследованиями доказана также способность продуктов распада нейтрофильных гранулоцитов стимулировать лейкоциттпоэз и видывать усиленную пролиферацию и дифференциацию гранулоцитарных элементов и костном мозге. Кроме того, циркулирующие в крови продукты распада лейкоцитов могут оказывать влияние на высвобождение зрелых гранулоцитов из костного мозга

     Исследования  последних лет показали, что гранулоциты  могут также выделять в кровь  вещества, обладающие бактериальными и антитоксическими свойствами, а  также пирогенные вещества, вызывающие лихорадку, и вещества, поддерживающие воспалительный процесс.

     При изучении аллергических реакций большое внимание уделяется сегментоядерным нейтрофильным гранулоцитам. С помощью современных методик исследования установлено, что нейтрофильные гранулоциты не вырабатывают антитела, но, адсорбируя их в своей оболочке, могут доставлять к очагам инфекции. Кроме того, захватывая антиген с антителом, они переваривают весь комплекс, а сами подвергаются альтерации с последующим лизисом и высвобождением биологически активных веществ, резко повышающих проницаемость стенок сосудов.

В нейтрофильных гранулоцитах обнаружены вещества, обладающие тромбопластиновой активностью, а наличие в них катепсинов и трипсина Способствует участию в процессах фибринолиза

     У здорового человека палочкоядерные нейтрофилы в крови составляют до 6% от всех лейкоцитов. У ребенка количество нейтрофилов в крови зависит от возраста:

     - В первый день у новорожденного  в крови палочкоядерных нейтрофилов может быть до 17%, а сегментоядерных нейтрофилов 45-80%;

     - У детей возрастом до года  количество палочкоядерных нейтрофилов в крови до 4%, а сегментоядерных 15-45%;

     - В возрасте от года до 12 лет  палочкоядерные нейтрофилы занимают до 5%, а сегментоядерные 25-62%;

     - У детей 13-15 лет в крови до 6% палочкоядерных нейтрофилов и 40-65% сегментоядерных.

     Повышение содержания в крови нейтрофилов может наблюдаться при острых воспалительных процессах, например, сепсисе, пневмонии, перитоните, аппендиците, отите. Наиболее крупное увеличение в крови количества нейтрофилов можно наблюдать при абсцессах и флегмоне, т.е. гнойных заболевания. Если гнойно-воспалительные заболевания, сопровождающиеся выраженной интоксикацией, т.е. отравлением организма на фоне инфекций, протекает тяжело, то появляется вероятность токсичной зернистости и вакуолизации цитоплазмы нейтрофилов. Так же к повышению нейтрофилов в крови могут привести инсульты, инфаркты миокарда, трофические язвы, обширные ожоги, лекарства (например, кортикостероиды) и опухоли бронхов, желудка, поджелудочной железы. 
      Понижение количества в крови нейтрофилов происходит вследствие попадания в организм вирусных инфекций (например, краснухи, кори, гриппа, ветряной оспы, СПИДа, гепатита), а так же малярии и токсоплазмозе. Так же снижение количества нейтрофилов в крови может быть вызвано приемом лекарств (например, болеутоляющие препараты, противосудорожные, цитостатики), а так же анафилактическим шоком и лучевой терапией. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Эозинофильные гранулоциты

     Эозинофильные гранулоциты содержатся в периферической крови в небольшом количестве. В крупной и обильной зернистости  их цитоплазмы содержатся белки, липиды, фосфор, железо, гистамин, РНК, а также  ферменты, участвующие в окислительно-восстановительных  и иммунных процессах.

     Зернистость эозинофильных гранулоцитов устойчива  к аутолитическим ферментам, трипсину, но растворяется в концентрированных кислотах и щелочах. Считается, что она представляет собой цитоплазматические вакуоли, содержащие кристаллоидные вещества митохондриального происхождения.

     Эозинофилы  образуются в костном мозге и  там же проходят все стадии дифференцировки  до зрелой клетки. Кинетика их образования  изучена недостаточно. Эозинофилы происходят из стволовой клетки-предшественницы, общей для эозинофи-лов и базофилов. Этапы прохождения ими в процессе созревания морфологически различимых стадий такие же, как для нейтрофилов:

     Миелобласт — промиелоцит — миелоцит — юный — палочкоядерный — сегментоядер-ный эозинофил. Клетки первых трех этапов являются активно пролиферирующими. Точный модус их дифференцировки изучен недостаточно. Общее время созревания эозинофила из клетки – редшественницы составляет 3-4 сут. После созревания эозинофилы остаются в костном мозге еще 3-4 сут. В течение этого времени растет подвижность этих клеток, что, по-видимому, важно для выхода их в кровоток.

     Количество  эозинофилов, циркулирующих в кровотоке, не превышает 1% от общего числа этих клеток в организме. В крови эозинофилы находятся в среднем около 10 ч, затем мигрируют в ткани. 

     В “спокойном” организме переход  эозинофилов в ткани осуществляется хаотически, диффузно. После внедрения  чужеродного клетки мигрируют в  направлении очага, дающего хемотаксический  сигнал.

     Основные  функции эозинофильных гранулоцитов осуществляются не в кровяном русле, а в тканях.

     Эозинофильные гранулоциты довольно подвижны и, покидая  ток крови, образуют скопления в  тканях и органах. Они обладают также  фагоцитарной активностью, которая  выражена значительно слабее, чем  у нейтрофильных гранулоцитов.

     Участие эозинофильных гранулоцитов в иммунных реакциях заключается в том, что  они предотвращают генерализацию  иммунного ответа, ограничивая иммунную реакцию организма местным процессом  на уровне подслизистого или подэпителиального слоя. Эозинофильные гранулоциты подавляют реакцию гиперчувствительного немедленного типа, выделяя для этого целый ряд инактивирующих ферментов (гистаминазу, арилсульфатазу B, фосфолипазу D, простагландины E₁ и E₂ и др.). Участие эозинофильных гранулоцитов в развитии иммунитета при гельминтозах заключается в киллерном (цитотоксическом) эффекте этих клеток, поэтому гиперэозинофилию при гельминтозах следует рассматривать как защитную реакцию.

     Пероксидаза эозинофилов отличается от пероксидазы нейтрофилов более низкой бактерицидной активностью.

Арилсульфатаза, содержащаяся главным образом в мелких гранулах эозинофилов, инактивирует вещества, способствующие развитию аллергической реакции немедленного типа. Уровень этого фермента в эозинофилах в 15 раз выше, чем в нейтрофилах. Фосфолипаза D нейтрализует фактор активации тромбоцитов, уменьшает способность тромбоцитов к выделению веществ, образующихся в их гранулах. Количество фосфолипазы D в эозинофилах человека в 10 раз больше, чем в нейтрофилах. Эозинофилы содержат также намного большее количество других ферментов: липофосфорилазы, пероксидазы, глюкуронидазы и кислой глицерофосфатазы по сравнению с нейтрофилами.

     Важнейшими  в функциональном отношении белковыми  структурами эозинофилов являются большой основной (щелочной) белок  и катионный белок эозинофилов. Большой основной белок составляет около половины белков больших гранул. Он обладает сродством к анилиновым красителям, определяющим окраску этих гранул, способен нейтрализовать гепарин, повреждать личинки ряда паразитов  и некоторые клетки организма, т. е. обладает свойством цитотоксичности. В эксперименте показано участие катионных белков эозинофилов в воспалительных реакциях, влияние на плазменный гемостаз через калликреин-кининовую систему и XII фактор свертывания, повреждающее действие на эндотелий (внутреннюю оболочку кровеносных сосудов). Предполагают, что от этих белков зависит повреждение эндокарда (внутренней оболочки сердца) при длительных гиперэозинофилиях (чрезмерном увеличении количества эозинофилов).

     Эозинофилы являются регуляторами сосудистоинфильтративной фазы воспаления, контролируя выделение гистамина и других биологически активных веществ базофилами и тучными клетками и нейтрализуя избыточное количество выброшенного активированного гистамина. Они продуцируют ряд ферментов, участвующих в образовании веществ, ограничивающих очаг воспаления.

     В любом очаге воспаления или аллергической  реакции с самых первых этапов до окончания процесса обнаруживается значительное количество эозинофилов. Особенно много этих клеток выявляется при аллергических реакциях с  резко выраженным сосу-дисто-инфильтра-тивным компонентом. Это вполне понятно, поскольку инфильтрация и сосудистые компоненты воспаления запускаются гистамином и другими биологическими активными соединениями.

     Регуляцию этих веществ эозинофилы осуществляют несколькими путями. Во-первых, они  продуцируют один или несколько  факторов, тормозящих дегрануляцию ба-зофилов и тучных клеток. Во-вторых, эозинофилы способны захватывать гранулы этих клеток, содержащие гистамин и другие вещества. Далее они сорбируют на своей поверхности гистамин при помощи соответствующих рецепторов, пиноцитируют его и затем разрушают за счет имеющегося в них фермента – гистаминазы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Базофильные гранулоциты

     Базофилы  – это форма лейкоцитов в крови, подвид гранулоцитарных лейкоцитов, происходящих из гранулоцитарного ростка кроветворения. Как и другие гранулоциты, базофилы в крови циркулируют 2-4 часа, далее происходит их миграция в ткани. Жизненный цикл этих лейкоцитов составляет 9 — 12 дней.

     Такое название базофилы получили благодаря  тому, что при окраске определенным образом, они активно поглощают  только основной краситель.

     Их  удельный вес составляет около 0,5 – 1% от массы всех лейкоцитов.

     Базофилы  – это крупные гранулоциты: они  больше эозинофилов и нейтрофилов, а гранулы их содержат множество  медиаторов аллергии и воспаления.Базофильные гранулоциты обнаруживаются при подсчете лейкограммы не у всех обследованных.

     Гранулы базофильных гранулоцитов растворимы в воде, содержат жиры и ферменты — пероксидазу и оксидазу, а также гепарин и гистамин, участвуют в образовании серотонина. Учитывая, что базофильные гранулоциты содержат активные медиаторы сосудистых реакций и процессов гемокоагуляции, регуляторов сосудистого тонуса, исследование их имеет диагностическое значение при геморрагическом диатезе, аллергических заболеваниях, нарушениях сосудистой проницаемости различного происхождения.

     Основная  особенность базофилов – наличие  базофильных гранул, в которых содержатся хондроитинсульфаты А и С, гистамин, гепарин, ферменты (трипсин, химотрипсин, дегидрогеназы, пероксидаза, РНКаза, гистидинкарбоксилаза), кислые гликозаминогликаны.

     При поступлении аллергена в сенсибилизированный  организм он достигает мест сосредоточения тучных клеток, фиксировавших специфичные  к нему IgE-антитела, и, связываясь с  ними, вызывает их активацию и дегрануляцию. В результате высвобождается большое количество ферментов, медиаторов воспаления, хемокинов – факторов для привлечения других эффекторных клеток, в частности базофилов.

     Гранулы базофилов содержат большое количество гистамина, серотонина, лейкотриенов, простагландинов и других медиаторов аллергии и воспаления.

     Базофилы  принимают активное участие в  развитии аллергических реакций  немедленного типа. Попадая в ткани, базофилы превращаются в тучные клетки, содержащие большое количество гистамина — биологически активного вещества, которое стимулирует развитие аллергии.

     Тучные  клетки содержат большое количество цитоплазматических гранул, окрашиваемых катионными красителями. Гранулы включают протеогликаны (гепарин), гистамин, интерлейкины и нейтральные протеазы. Протеа́зы, протеиназы, протеолитические ферменты — ферменты из класса гидролаз, которые расщепляют пептидную связь между аминокислотами в белках/ При активации (например, при аллергической реакции) тучные клетки высвобождают содержимое гранул в окружающую ткань (дегрануляция)

     Возможно, гепарин представляет собой простетическую группу сывороточной липазы - фермента, разрывающего эфирные связи триглицеридов , соединенных с полипептидами в составе хиломикронов крови . содержат преимущественно глицериды , а также небольшие количества фосфолипидов , свободного холестерина , эфиров холестерина и белка. Основной функцией хиломикрон является перенос пищевых триглицеридов из кишечника , где происходит их всасывание, в кровяное русло

     Кроме того, в гранулах содержится ЕСЕ-фактор, привлекающий эозинофилы, и протолитические ферменты — кислая фосфатаза и пероксидаза.

Моноциты

     Моноциты  — довольно многочисленные клетки периферической крови, обладающие высокой  метаболической активностью. В их цитоплазме обнаруживаются липаза, протеолитические ферменты, пероксидазы, карбоангидраза, РНК. С помощью цитохимических реакций выявляются гликоген, липиды, фосфолипиды. Специфическим ферментом моноцитов, как и макрофагов, является α-нафтилацетатэстераза, подавляемая фторидом натрия.

     Моноциты  образуются в костном мозге из клеток стволового самоподдерживающегося  пула предшественников моноцитарно-гранулоцитарного ряда. Дифференцировка их включает стадии монобласта, промоноцита и, наконец, моноцита, который поступает в кровоток..

     В периферической крови в норме  содержится обычно от 0,2-0,8х109 клеток в 1 л.

     Благодаря высокому содержанию липазы моноциты-макрофаги  активно действуют на микроорганизмы с липидной оболочкой. Способность  моноцитов к самостоятельному амебоидному  движению, к фагоцитозу остатков клеток, мелких инородных тел, малярийных плазмодиев, микобактерий туберкулеза определяет роль этих клеток в компенсаторных и защитных реакциях организма. Моноциты находятся в крови до трех суток, способны к рециркуляции и свободно обмениваются с большим внесосудистым пулом (главным образом, в селезенке и легких), который в 25 раз превышает количество моноцитов в крови.

     В настоящее время известно более 40 веществ, продуцируемых микрофагом. Ферментами моноцитов и макрофагов, реализующими переваривание образующихся фагосом, являются пероксидаза и кислая фосфатаза. Пероксидаза содержится только в таких клетках, как монобласты, промоноциты и незрелые моноциты. В клетках последних двух стадий дифференцировки пероксидаза присутствует в очень малом количестве. Зрелые клетки и макрофаги настоящий фермент, как правило, не содержат. Содержание кислой фосфатазы увеличивается в процессе созревания моноцитов. Наибольшее ее количество – в зрелых макрофагах.

     Значительная  часть эффекторной функции макрофагов осуществляется за счет разнообразных медиаторов, ферментов и других биологически активных веществ, продуцируемых самими макрофагами. По количеству продуцируемых соединений они стоят наравне с гепатоцитами, выполняющими в организме основную функцию по переработке продуктов пищеварения.

     К числу наиболее важных веществ, секретируемых  макрофагами, относятся ферменты (лизоцим, активатор плазминогена, коллагеназа, эластаза, кислые гидролазы, протеиназы, липазы, рибонуклеазы, фосфатазы, гликозидазы, сульфатазы); ингибиторы ферментов (а – микроглобулины, ингибитор плазмина); компоненты комплемента (С1, С2, СЗ, С4, с5, факторы В и D, пропер-дин, инактиватор СЗЬ); связывающие белки (трансферрин, транскобаламин II, фибронектин); эндогенные пирогены, реакционноспособные метаболиты кислорода (перекись водорода и др.); биологически активные липиды (метаболиты арахидоновой кислоты, простагландин Е2, лейкот-риен, факторы, активирующие тромбоциты и др.); медиаторы, регулирующие активность других клеток (факторы, стимулирующие репликацию: лимфоцитов – интерлейкин-1, миелоидных предшественников – КСФ, фибробластов; факторы, угнетающие репликацию лимфоцитов и опухолевых клеток); факторы, активирующие тромбоциты и нейтрофилы, хемотаксические факторы ней­трофилов. Из этого далеко не полного перечня соединений видно, что наряду с синтезом многих ферментов макрофаг не менее интенсивно продуцирует ингибиторы этих ферментов. То же относится к комплементу, который макрофаги продуцируют, активируют, но могут и разрушать. 

Лимфоциты

     Лимфоциты довольно быстро передвигаются и  обладают способностью проникать в  другие ткани, где могут находиться длительное время. Они являются центральным  звеном в специфических иммунологических реакциях как предшественники антителообразующих клеток и как носители иммунологической памяти.

     Лимфоциты принимают участие в реакциях отторжения трансплантата и местных  аллергических реакциях. Существует точка зрения, что в организме  лимфоциты передают клеткам информацию, поддерживающую функцию и постоянный уровень дифференциации клеток тканей, осуществляют трофические и репаративные процессы, участвуют в выведении токсических продуктов белкового обмена. Имеются также данные о защитной роли лимфоцитов при опухолевом процессе, однако эти вопросы еще подлежат дальнейшему изучению.

     Согласно  современным данным, лимфоциты, циркулирующие  в крови, выполняют различные  функции. Большинство их относится  к T-лимфоцитам (тимусзависимым) —50—70 %, меньшую часть составляют B-лимфоциты— 15—25 %.