Для моноцитов характерен аэробный путь получения АТФ. В макрофагах активно протекает синтез белков – ферментов, фосфолипидов, холестерина.
Основная функция макрофагов – фагоцитоз, мишенью которого будут являться бактерии, вирусы, различные частицы. Макрофаги обладают способностью секретировать производные кислорода, которые, наряду с независимыми от кислорода реакциями, обеспечивают активность фагоцитоза. Макрофаги фагоцитируют самые различные чужеродные частицы – бактерии, продукты распада собственных тканей, отживших клеток, старые эритроциты и другие вещества. Фагоцитируемые субстанции распадаются внутри макрофагов лизосомальными ферментами. Эти клетки играют существенную роль в развитии воспаления – этой не только патологической, но и приспособительной защитной реакции организма. Макрофаги играют существенную роль в секреции гуморальных факторов неспецифической защиты – интерферона, лизоцима, эластазы, коллагеназы, других биологически активных веществ.
Макрофаги продуцируют цитокины, которые вовлекают другие клетки воспаления, особенно нейтрофилы. Таким образом, мононуклеарные фагоциты (моноциты и макрофаги) выполняют свои функции защиты организма еще до развития специфического иммунитета. Мононуклеарные фагоциты одновременно дополнительными и эффекторными клетками в иммунном процессе.
Спустя один час после начала воспаления большое число лейкоцитов, и, в основном, нейтрофилов, поступает в пораженную область как результат увеличения притока крови.
Гранулоциты (нейтрофилы, эозинофилы, базофилы) имеют короткую продолжительность жизни. Гранулоциты содержат множество цитоплазматических гранул, участвуют в эффекторной фазе специфического иммунного ответа. Поступая из костного мозга, они мигрируют в кровь, где циркулируют 5–10 ч. Затем они покидают кровяное русло и живут 3–4 дня в периферических тканях. Если организм подвергается инфицированию, то их продолжительность жизни становится еще короче. Эти лейкоциты относят к «воспалительным» клеткам, так как они играют важную роль в воспалении и врожденном иммунитете; их функция связана с удалением микроорганизмов и мертвых тканей.
Большинство лейкоцитов, запасаемых в костном мозге, являются нейтрофилами. Нейтрофилы (юные, палочкоядерные, сегментоядерные) – основные клетки крови, которые защищают организм животного от инфекционно-токсических воздействий. Они активно участвуют в фагоцитозе и переваривают бактериальные клетки, так как обладают множеством ферментов типа протеиназ. Нейтрофилы имеют гранулы, содержащие миелопероксидазу, лизоцим, катионные белки, лактоферрин, гидролазы, которые обеспечивают активность фагоцитоза.
Процесс фагоцитоза включает стадию миграции к объекту фагоцитоза (хемотаксис), распознавание, поглощение, дегрануляцию и внутриклеточное уничтожение чужеродного материала. В этом процессе нейтрофилы разрушаются. Нейтрофилы не синтезируют антитела, но они способны доставлять на своей поверхности иммуноглобулины в очаг воспаления. Их высокая активность в очаге воспалениям при недостатке кислорода объясняется большими запасами гликогена для ресинтеза АТФ, затраченного на фагоцитоз. Нейтрофилия – увеличение числа нейтрофилов крови – отмечается при хронических инфекциях скота (туберкулез), протозойных болезнях (бабезиоз), эндокардитах, гнойных ранах. Нейтропению, или снижение процента нейтрофилов в лейкограмме, отмечают при выздоровлении животного после инфекционных, вирусных болезней, протекающих с лимфоцитозом.
Нейтрофилы проникают сквозь стенку капилляра и захватывают бактерии путем хемотаксиса. В течение нескольких часов число нейтрофилов в пораженной области может увеличиваться в 5 раз. Увеличение числа различных цитокинов в процессе воспаления стимулирует увеличение продукции нейтрофилов и моноцитов в костном мозге. Таким образом, нейтрофилы осуществляют вторую клеточную линию защиты организма. Основным процессом получения энергии (АТФ) нейтрофилов является анаэробный гликолиз, субстратом которого является D-глюкоза.
В процессе фагоцитоза значительно повышается активность гликолиза и пентозофосфатного пути. Потребление нейтрофилами кислорода увеличивается в 2–4 раза, как и продукция Н2О2 и О−2. Вокруг поглощенной бактериальной клетки локально создается высокая концентрация супероксидных ионов и перекиси водорода, оказывающих бактерицидное действие. Одновременно лейкоциты имеют и защитную систему от супероксидного иона – ферменты СОД, каталазу, миелопероксидазу (МПО). МПО – гемсодержащий гликопротеин, который активно катализирует окисление ионов хлора в ионы гипохлорита:
СI – + Н2О2 + МПО → ОСI – + Н2О
В результате этой реакции около 30% поглощенного лейкоцитами кислорода превращаются в производные активного хлора. В свою очередь, гипохлорит взаимодействует с перекисью водорода, образуя синглетный кислород – О−2 :
ОСI– + Н2О2 → Н2О + СI– + О2
Гипохлорит деформирует структуру мембраны клетки – патогена – и тем самым вызывает его разрушение.
Наличие указанных биохимических превращений позволяет лейкоцитам эффективно защищать клетки своего организма и нейтрали-
зовать чужеродные агенты, иммунные комплексы. Контролируемое равновесие процессов образования свободных радикалов кислорода и их инактивация обеспечивает нормальную жизнедеятельность клетки, тогда как их дисбаланс ведет к накоплению продуктов свободнорадикального окисления (H2O2, OH− , O−2 ) и к гибели клетки.
Эозинофилы характеризуются множественной специфической грануляцией по всей поверхности. Их синтез в костном мозге длится от двух до шести дней. Дифференцировка эозинофилов происходит под влиянием трех цитокинов: гранулоцит – макрофаг – колониестимулирующий фактор, IL-3, IL-5, которые секретируются Т-лимфоцитами. Как и другие гранулоциты, эозинофилы имеют на своей поверхности рецепторы для IgG и IgA. Однако эозинофилы являются единственными гранулоцитами, имеющими рецепторы для IgE. Они являются эффективными в разрушении агентов, которые стимулируют продукцию IgE, таких как гельминты. Гельминты могут быть сравнительно устойчивыми к лизосомальным ферментам нейтрофилов и макрофагов, но часто нейтрализуются специализированными белками гранул эозинофилов. Число эозинофилов в крови животного мало отражает число этих клеток в организме, так как они локализуются в основном в тканях. Эозинофилы являются клетками, специализирующими в защите против клеточных паразитов, размер которых не способствует фагоцитозу. Поэтому число эозинофилов в крови увеличивается при аллергических реакциях в ответ на паразит-патоген.
Эозинофилы менее активны в фагоцитозе: эта функция не является основной для них. Они участвуют в метаболизме гистамина, адсорбируют его на поверхности и разрушают. Эозинофилы способны адсорбировать антигены и доставлять их в органы, богатые ретикулярными и плазматическими клетками. Увеличение числа эозинофилов в лейкограмме встречается при заболеваниях скота, сопровождающихся аллергическими состояниями (бронхиальная астма). Эозинофилия наблюдается при инвазионных болезнях скота (фасциолез, финноз), при антибактериальной терапии (использование антибиотиков, сульфаниламидов, тканевых препаратов), при переходе остро протекающих процессов в хронические.
Базофилы, подобно тучным клеткам, продуцируются стволовыми клетками костного мозга и содержат гранулы, связывающие основные краски. В отличие от тучных клеток базофилы созревают в костном мозге, а затем циркулируют в крови. Базофилы поступают в ткани только в случае их участия в воспалительном процессе.
Базофилы составляют лишь 0,5% всех лейкоцитов крови животного. Их процент в лейкограмме крови мало изменяется даже при инфекционных болезнях животных, если процесс не сопровождается аллергией. Они являются активными участниками синтеза гистамина,
