Лейкоци́ты (от и ; буквально белые клетки) — неоднородная группа различных по внешнему виду и функциям клеток крови человека и животных, выделенная по признакам наличия ядра и отсутствия самостоятельной окраски. Образуются в красном костном мозге, обнаруживаются во всём организме животного. Продолжительность жизни лейкоцита колеблется от нескольких часов до нескольких лет. Главная функция лейкоцитов — защита организма от патогенов и удаление продуктов разрушения тканей.
Лейкоциты подразделяют по признаку наличия гранул в цитоплазме на гранулоциты и агранулоциты или по происхождению в ходе гемопоэза на миелоидные и лимфоидные клетки. Эти широкие категории включают в себя более специализированные группы лейкоцитов: нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, клетки системы мононуклеарных фагоцитов (моноциты, тканевые макрофаги, дендритные клетки) и лимфоциты. К клеткам миелоидного ряда относят нейтрофилы, эозинофилы, базофилы и клетки системы мононуклеарных фагоцитов, к клеткам лимфоидного — лимфоциты. Благодаря способности к фагоцитозу моноциты и нейтрофилы относят к фагоцитам.
Пониженное или повышенное количество лейкоцитов в крови служит важным индикатором наличия патологического процесса. В норме число лейкоцитов у взрослого человека находится в пределах от 4 × 109/л до 1,1 × 1010/л, что составляет около 1 % общего объёма крови. Повышение уровня лейкоцитов (лейкоцитоз) часто происходит при инфекциях, реже — при раковых и иных заболеваниях. Пониженный уровень лейкоцитов (лейкопения) свидетельствует об ослаблении иммунной системы.
Вещества, вызывающие реакцию воспаления, привлекают новые лейкоциты к месту внедрения чужеродных тел. Уничтожая чужеродные тела и поврежденные клетки, лейкоциты гибнут в больших количествах. Гной, который образуется в тканях при воспалении, — это скопление погибших лейкоцитов.
Виды лейкоцитов По морфологическим признакам и биологическим функциям лейкоциты подразделяют на гранулоциты, или зернистые лейкоциты, и агранулоциты, или незернистые лейкоциты. Окрашивание гранулоцитов по Романовскому — Гимзе смесью кислого (эозин) и основного (азур II) выявляет в их цитоплазме наличие специфической зернистости (эозинофильной, базофильной или нейтрофильной у эозинофилов, базофилов, нейтрофилов соответственно), а также сегментированные ядра. Агранулоциты (моноциты и лимфоциты) имеют несегментированные ядра и не содержат цитоплазматических гранул. Процентное соотношение разных видов лейкоцитов в крови называют лейкоцитарной формулой, которая имеет важнейшее диагностическое значение.
Все лейкоциты — подвижные клетки, перемещающиеся с помощью псевдоподий. При движении лейкоцитов изменяется как форма самой клетки, так и форма её ядра, и лейкоциты могут проходить между клетками эндотелия и эпителия, преодолевать базальные мембраны и перемещаться по межклеточному матриксу соединительной ткани — именно в соединительной ткани они выполняют свои основные защитные функции. На скорость движения лейкоцитов влияют разнообразные химические и физические характеристики окружающей среды (температура, pH, химический состав и консистенция среды), а его направление определяется хемотаксисом под влиянием особых химических веществ (хемоаттрактантов). Главная функция лейкоцитов — защитная. Гранулоциты, в особенности, нейтрофилы и моноциты (а также их тканевая форма — макрофаги) способны к фагоцитозу и являются фагоцитами. Моноциты и макрофаги поглощают инородные вещества и продукты распада клеток и тканей, макрофаги и лимфоциты задействованы в иммунной защите.
Нейтрофилы
Нейтрофилы — самые многочисленные лейкоциты крови, на их долю приходится 40—70 % всех лейкоцитов. В мазках крови нейтрофилы имеют диаметр от 12 до 15 мкм. В суспензии человеческие нейтрофилы достигают 7—9 мкм в диаметре. Ядро зрелoго сегментоядерного нейтрофила подразделено на 3—5 сегментов, также в кровотоке присутствует некоторое количество незрелых палочкоядерных нейтрофилов с несегментированным ядром. При окрашивании по Романовскому — Гимзе цитоплазма нейтрофилов окрашивается слабооксифильно. В цитоплазме содержатся , азурофильные, секреторные и гранулы, которые содержат белки с антибактериальными свойствами: лактоферрин, щелочная фосфатаза, лизоцим, миелопероксидаза и другие, а также ферменты, генерирующие активные формы кислорода. После фагоцитоза бактерии нейтрофилом она оказывается внутри фагосомы, с которой сливаются гранулы нейтрофила, высвобождая бактерицидные и компоненты.
Помимо фагоцитоза, антибактериальная активность нейтрофилов проявляется в виде особой формы программируемой клеточной гибели — нетоза. В ходе нетоза погибающий нейтрофил выбрасывает наружу хроматин вместе с бактерицидными белками, за счет чего клетки патогенов обездвиживаются и подвергаются действию антибактериальных белков.
Нейтрофилы экспрессируют и продуцируют широкий спектр цитокинов, среди которых хемокины, , (IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-7, IL-18, и другие), иммунорегуляторные цитокины (IL-12, , , , и другие), противовоспалительные цитокины (IL-1ra, TGFβ1, ), факторы ангиогенеза и фиброгенеза (VEGF, BV8, , , , , ангиопоэтин), цитокины суперсемейства фактора некроза опухоли (TNF) и некоторые другие цитокины, такие как PBEF, , мидкин, , , эндотелин. За счёт выделения разнообразных цитокинов нейтрофилы могут быть вовлечены в процессы, не связанные с иммунной защитой, такие как гемопоэз, ангиогенез и заживление ран. Кроме того, нейтрофилы могут участвовать в развитии некоторых аутоиммунных и злокачественных заболеваний.
Базофилы
Базофилы являются разновидностью лейкоцитов, которые участвуют в развитии аллергических реакций. Своё название базофилы получили из-за наличия в цитоплазме базофильных гранул. У человека доля базофилов от числа лейкоцитов в крови составляет 0,5 %. Диаметр базофилов в мазке крови составляет 11—12 мкм, в капле крови — 9 мкм. Морфологически базофилы близки не только к другим гранулоцитам, но и к тучным клеткам, с которыми они тесно связаны функционально.
Базофильные гранулы, находящиеся в цитоплазме базофилов, содержат гистамин, протеазы и триптазу, некоторые другие ферменты, протеогликаны (преимущественно хондроитинсульфаты) и гликозаминогликаны. Базофилы секретируют сравнительно немного активных веществ: лейкотриен C3, интерлейкины IL-4 и и некоторые другие цитокины.
Вместе с эозинофилами и нейтрофилами они мигрируют в очаг аллергического воспаления из кровотока. Связывание иммуноглобулинов E с Fc-рецепторами на базофилах активирует их, и базофилы начинают выделять наружу содержимое гранул. Высвобождение содержимого гранул базофилов обеспечивает поддержание аллергического процесса, инициированного тучными клетками.
Эозинофилы
Основная функция эозинофилов заключается в борьбе с многоклеточными паразитами, кроме того, они участвуют в развитии аллергических реакций. Эозинофилы — довольно крупные клетки, достигают от 18 до 20 мкм в диаметре. Зрелые эозинофилы имеют ядро, разделённое на две части (двудольное), и крупные эозинофильные гранулы до 1 мкм в диаметре, содержащие белки с цитотоксическими свойствами. У здорового человека эозинофилы составляют от 0,5 % до 2 % от общего числа лейкоцитов.
Эозинофильность гранул в цитоплазме эозинофилов достигается за счёт (). Главная роль эозинофилов заключается в борьбе с многоклеточными паразитами за счёт внеклеточного цитолиза их клеток. Многие белки, входящие в состав гранул эозинофилов, обладают токсичностью в отношении гельминтов: так, эозинофильный катионный белок встраивается в мембраны их клеток, нарушая их целостность. () и () являются РНКазами, а потому играют роль в противовирусной защите. MBP принимает участие в активации тучных клеток и базофилов, поэтому эозинофилы задействованы в развитии аллергических реакций. Кроме того, эозинофилы обладают регулирующей активностью, так как действуют на T-лимфоциты (T-клетки). Эозинофилы задействованы в положительной селекции T-клеток в тимусе, но их роль в этом процессе изучена плохо. Эозинофилы также обладают слабой фагоцитарной активностью. Помимо функций в иммунной системе, эозинофилы регулируют морфогенетические процессы, связанные с половым циклом самок и беременностью.
Эозинофилы, подобно другим иммунным клеткам, выделяют разнообразные цитокины, которые, в частности, участвуют в активации T-хелперов типа Th2. Эозинофилы секретируют широкий спектр цитокинов, в их числе IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-8, IL-10, , , , IL-18, , IFNγ, TGFβ, GM-CSF. Помимо того, эозинофилы выделяют некоторые хемокины ( , (ССL5), (ССL3)), эйкозаноиды (лейкотриены, фактор агрегации тромбоцитов (PAF)) и нейропептиды.
Клетки системы мононуклеарных макрофагов
Моноциты, циркулирующие в кровотоке, резидентные макрофаги, локализованные в тканях, и дендритные клетки составляют систему мононуклеарных макрофагов, также известную как ретикулоэндотелиальная система. Эти клетки задействованы не только в работе иммунной системы: они также участвуют в развитии организма (онтогенезе) и удалении продуктов разрушения тканей.
У взрослого человека на долю моноцитов приходится 6—8 % общего числа лейкоцитов крови, кроме того, моноциты присутствуют в крови и селезёнке. Моноциты крупнее прочих лейкоцитов: в капле крови их диаметр составляет 9—12 мкм, а в мазке они сильно распластываются, и их диаметр достигает 18—20 мкм. После выхода в кровь моноциты циркулируют в кровотоке 1—2 дня, после чего оседают в тканях и становятся резидентными макрофагами. Тем не менее моноциты сами по себе являются клетками врождённого иммунитета и несут патогенраспознающие рецепторы и , благодаря которым они могут перемещаться в очаг воспаления, где они секретируют провоспалительные цитокины и участвуют в фагоцитозе. Находясь в очаге воспаления, моноциты дифференцируются в воспалительные макрофаги и воспалительные дендритные клетки.
Часть макрофагов локализуется в определённых участках лимфоидной ткани, таких как медуллярные тяжи лимфатических узлов, и селезёнки. Кроме того, существуют тканевые макрофаги, которые обнаруживаются во всех нелимфоидных органах, где их численность может достигать 10—15 % общего числа клеток. К тканевым макрофагам относятся клетки Купфера в печени, остеокласты костной ткани, микроглия нервной ткани, соединительной ткани, клетки Лангерганса кожи, , почек, макрофаги слизистых оболочек и серозных полостей, поджелудочной железы, интерстициальной ткани сердца. Макрофаги поддерживают гомеостаз тканей, очищают организм от стареющих и погибших клеток, восстанавливают ткани после повреждений и инфекций. Макрофаги задействованы в работе врождённого иммунитета и несут паттернраспознающие рецепторы, а также обладают разнообразными механизмами уничтожения поглощённых клеток патогенов.
Дендритные клетки, получившие своё название из-за наличия отростков, широко представлены в организме. Они многочисленны в покровных тканях, носоглотке, лёгких, кишечнике, желудке, лимфоидных органах, а их незрелые формы присутствуют в кровотоке. Единственная функция дендритных клеток заключается в презентации антигенов и передаче стимулирующих сигналов лимфоцитам. Дендритные клетки захватывают экзогенные антигены, осуществляют его и выставляют фрагменты антигена на своей поверхности в комплексе с молекулами главного комплекса гистосовместимости (или в случае ). В таком виде антиген может быть узнан T-клеточным рецептором. По происхождению дендритные клетки подразделяют на миелоидные, происходящие от моноцитов, и плазмоцитоидные, которые происходят от общей лимфоидной клетки-предшественника.
Лимфоциты
У взрослого человека лимфоциты составляют 20—35 % всех лейкоцитов. По размеру лимфоциты подразделяют на малые (диаметром 4,5—6 мкм), средние (диаметром 7—10 мкм) и большие (диаметром 10 мкм и более). Большие лимфоциты присутствуют только у новорождённых и детей, у взрослых 85—90 % составляют малые лимфоциты. Лимфоциты имеют интенсивно окрашенное округлое или бобовидное ядро и относительно узкую прослойку базофильной цитоплазмы.