Fagocitozė yra vienas iš pagrindinių ir tuo pačiu efektyviausių žmogaus kūno gynybos mechanizmų. Tinkamas fagocitozės proceso veikimas yra esminis tinkamo imuninio atsako komponentas. Sužinokite, kas tiksliai yra fagocitozė, kaip veikia fagocitozė, kodėl reikalinga fagocitozė ir kokį poveikį gali sukelti fagocitozės sutrikimai?
Fagocitozė yra tada, kai patogenus, negyvų ląstelių fragmentus ir mažas daleles absorbuoja specializuotos ląstelės, vadinamos fagocitais. Fagocitozę galima palyginti su „valymu“ ląstelių lygiu - tai leidžia ląstelėms atsikratyti nereikalingų ar pavojingų elementų.
Turinys:
- Kas yra fagocitozė?
- Fagocitozės vaidmuo organizme
- Kurios ląstelės turi galimybę fagocituoti?
- Fagocitozė - tipai
- spontaninė fagocitozė (vadinamoji gimtoji)
- palengvino fagocitozę
- Fagocitozė - stadijos
- Fagocitozė - o kas toliau?
- Fagocitozės išvengimo mikroorganizmais būdai
- Fagocitozės sutrikimai
- Lėtinė granulomatozinė liga
- Chediak-Higashi sindromas
Kas yra fagocitozė?
Fagocitozė yra biologinis procesas, kurio metu ląstelė absorbuoja svetimas daleles. Fagocitozės reiškinys būdingas daugeliui gyvų organizmų - primityviausi (pvz., Pirmuonys) naudoja fagocitozę kaip būdą paimti maistą iš išorinės aplinkos.
Žmonėms gebėjimą fagocitozuoti pirmiausia naudoja imuninės sistemos ląstelės.
Fagocitozė yra vienas iš įgimto ar nespecifinio imuniteto mechanizmų. Todėl fagocitozės procesas yra viena iš pirmųjų ir pagrindinių mūsų kūno gynybos linijų. Be savo vaidmens imuninėje sistemoje, fagocitozė yra labai svarbi palaikant audinių homeostazę (arba pusiausvyrą).
Fagocitozė leidžia pašalinti negyvas ir pažeistas paties kūno ląsteles, o tai savo ruožtu leidžia efektyviai regeneruoti ir atstatyti visus audinius.
Fagocitozė yra viena iš endocitozės rūšių, t. Y. Molekulių perkėlimas iš išorinės aplinkos į ląstelės vidų. Esant fagocitozei, kietosios dalelės absorbuojamos: fagocitinė ląstelė pirmiausia juos supa savo ląstelės membranos fragmentu, o tada įtraukia į vidų. Tai sukuria pūslelę, kurioje yra absorbuota dalelė, vadinama fagosoma.
Tada fagosomos kiekis suardomas įvairiais chemikalais ir fermentais. Visas procesas panašus į dalelės „valgymą“ ląstelėje, o tai atsispindi ir fagocitozės termine.
Šis pavadinimas kilęs iš graikų phagein, reiškiančio „valgyti, ryti“.
Fagocitozė mūsų organizme vyksta nuolat - milijardai fagocitų nuolat „valgo“ pavojingus mikroorganizmus, negyvų ląstelių fragmentus ar nereikalingas daleles. Tai yra įprastas procesas, nors ir labai sudėtingas.
Norint teisingai atpažinti taikinį fagocitinėse ląstelėse ir tinkamai sąveikaujant fagocitą su „atakos“ taikiniu, reikia nuolatinio įvairių baltymų, signalinių molekulių, antikūnų ir pagalbinių ląstelių bendradarbiavimo.
Fagocitozės vaidmuo organizme
Nesunku atspėti, kad pagrindinis fagocitozės proceso taikymas yra mūsų kūno apsauga nuo ligų sukėlėjų. Infekcinio agento prasiskverbimas į kūną pradeda signalų kaskadą, kad „iškviestų“ fagocitines ląsteles į infekcijos vietą.
Prasideda ūminis uždegimas, kurio vaidmuo yra neutralizuoti patogeną. Fagocitai krauju teka į pažeidimą, tai yra vienas iš svarbiausių pirminio imuninio atsako mechanizmų. Uždegimo vietoje fagocitai „suvalgo“ tiek patogenus, tiek jų pažeistas ląsteles.
Infekcijos metu susiduriame su dar viena labai svarbia fagocitozės rūšimi. Tai vadinamoji eferocitozė.
Eferocitozės procesas apima mirštančių ląstelių rijimą, kai uždegimas mažėja. Fagocitai, atlikę savo funkciją ir pašalinę patogenus, tampa nebereikalingi.
Tada jie natūraliai miršta, po to eferocitozė, tai yra „mūšio lauko valymas“. Šio tipo fagocitozė sumažina uždegimą ir leidžia kūnui grįžti į priešinfekcinę būseną.
Šiuo metu verta pabrėžti, kad ląstelių mirtis mūsų kūne yra procesas, vykstantis nuolat, ne tik dėl infekcijos. Kiekviena ląstelė turi tam tikrą gyvenimo trukmę, po kurios ji miršta ir pakeičiama nauja. Užprogramuoto ląstelių mirties procesas vadinamas apoptoze.
Apoptozė yra natūralus reiškinys, leidžiantis mūsų audiniams nuolat atsinaujinti. Kad mirštančios ląstelės būtų pakeistos naujais kolegomis, pirmiausia reikia jas išvalyti. Kaip galite lengvai atspėti, tai taip pat yra fagocitų užduotis.
Apoptozinės (mirštančios) ląstelės savo ląstelių membranų paviršiuje skleidžia specialius signalus, kurie leidžia jas atpažinti ir neutralizuoti fagocitais.
Šiuo atveju fagocitozė atsiranda be uždegimo. Taigi matome, kad fagocitozė yra ne tik apsisaugojimo nuo svetimų mikroorganizmų metodas, bet ir procesas, leidžiantis vystytis, rekonstruoti ir atnaujinti visus audinius.
Kurios ląstelės turi galimybę fagocituoti?
Ląstelės, galinčios atlikti fagocitozę, vadinamos fagocitais. Atsižvelgdami į fagocitozės efektyvumą ir efektyvumą, mes skiriame vadinamąjį profesionalūs ir neprofesionalūs fagocitai.
Neprofesionalūs fagocitai su fagocitoze susiduria „atsitiktinai“ - šis procesas nėra jų pagrindinis uždavinys. Tačiau kartais šalia šių ląstelių yra negyvų ląstelių dalelių / fragmentų, kuriuos reikia išvalyti.
Tada jie rodo tam tikrą fagocitinį aktyvumą, nors, palyginti su profesionaliais fagocitais, jis yra žymiai ribotas ir mažiau efektyvus. Daugelis ląstelių tipų yra priskiriami neprofesionaliems fagocitams, t. epitelio ląstelės, kai kurios jungiamojo audinio ląstelės, taip pat kraujagyslių endotelis.
Profesionalūs fagocitai yra pagrindinės ląstelės, atsakingos už fagocitozę mūsų organizme. Tarp jų daugiausia išskiriame neutrofilus, monocitus ir makrofagus. Šios ląstelės priklauso leukocitų arba baltųjų kraujo kūnelių šeimai, kurios daugiausia atlieka imunines funkcijas. Visi trys profesionalių fagocitų tipai specializuojasi fagocitozės srityje, nors kiekvienas ją atlieka šiek tiek kitaip.
Neutrofilai yra pagrindinės ląstelės, atsakingos už ūminio uždegimo vystymąsi. Normaliomis aplinkybėmis neutrofilai su krauju cirkuliuoja visame kūne. Prasidėjus infekcijai, šios ląstelės iškart susitelkia ligos židinyje. Neutrofilų sukelta fagocitozė yra greita ir intensyvi: šios ląstelės turi daugybę būdų, kaip inaktyvuoti absorbuotus patogenus.
Monocitai, kaip ir neutrofilai, cirkuliuoja kraujotakoje, tačiau gali palikti kraują ir kolonizuoti įvairius audinius. Tada subrendę monocitai virsta audinių makrofagais. Makrofagų sukelta fagocitozė yra ne tokia greita ir daug lėtesnė. Makrofagai yra pagrindinis ląstelių telkinys, randamas lėtinio uždegimo vietose.
Fagocitozė - tipai
Fagocitozė yra sudėtingas procesas, kuris priklauso nuo fagocitinės ląstelės tipo, objekto, kuriam atliekama fagocitozė, ir daugelio tarpinių molekulių. Yra du pagrindiniai fagocitozės keliai:
- spontaninė fagocitozė (vadinamoji gimtoji)
Tai yra gana lėta fagocitozė, kuri retai dalyvauja antimikrobiniame atsake. Spontaniškos fagocitozės vaidmuo yra pašalinti negyvas ląsteles ir „išvalyti“ nereikalingus audinių elementus. Norint inicijuoti spontanišką fagocitozę, būtina skatinti vadinamąjį „valymo receptoriai“ pirmiausia yra makrofaguose. Šio tipo fagocitozė yra priešuždegiminio pobūdžio.
- palengvino fagocitozę
Palengvinta fagocitozė yra daug greitesnė ir efektyvesnė nei spontaniška fagocitozė. Dėl to jis labai efektyviai naikina patogenus. Norint, kad fagocitozės procesas vyktų taip intensyviai, būtina - kaip rodo pavadinimas - kai kurios patalpos.
Kaip fagocitai gali palengvinti jų veiklą? Vienas iš labiausiai paplitusių būdų yra konkrečiai „pažymėti“ objektus, kuriuos reikėtų išmesti. Šis procesas vadinamas opsonizacija.
Osonizacijos esmė yra tam tikrų molekulių prisijungimas prie mikroorganizmo paviršiaus. Šį „pažymėtą“ sukėlėją greitai nukreipia ir sunaikina maisto ląstelės. Osonizaciją įgalinančios molekulės vadinamos opsoninais. Tai daugiausia antikūnai ir vadinamųjų komponentai komplemento sistema.
Opsoninai efektyviai atpažįsta patogenus, juos žymi ir taip žymiai palengvina fagocitozės proceso eigą.
Fagocitozė - stadijos
Mes jau žinome, kurios ląstelės, kada ir kodėl dalyvauja fagocitozėje. Taigi pabandykime atidžiai stebėti šį procesą:
1. Fagocitų aktyvacija ir antplūdis į infekcijos vietą
Mikroorganizmo prasiskverbimas į kūną sukelia neatidėliotiną imuninės sistemos stimuliavimą. Infekcijos vartuose esančios ląstelės pradeda siųsti esamą grėsmę.
Pasiuntinių molekulės (daugiausia vadinamieji uždegimą skatinantys citokinai) yra išplitę per kraują. Tokiu būdu fagocitai „sužino“, kad jie užsikrėtė ir suaktyvėjo.
Aktyvuoti fagocitai pasiekia kraujo užkrėtimo vietą. Efektyvus fagocitų antplūdis į teisingą vietą galimas dėka vadinamųjų chemotaksija. Tai yra nukreipto ląstelių judėjimo procesas veikiant cheminiams signalams.
Aktyvūs fagocitai taip pat turi galimybę prasiskverbti per kraujagyslių sieneles, sukurdami uždegiminį infiltratą infekcijos vietoje.
2. Patogeno atpažinimas
Kai fagocitai pasiekia infekcijos vietą, jie pradeda atpažinti ligos sukėlėjus. Šį procesą dažnai palengvina kitos molekulės (žr. 4 skyrių apie palengvintą fagocitozę). Kiekvienas fagocitas savo ląstelės membranos paviršiuje turi vadinamąjį receptoriai, t. y. baltymai, leidžiantys atpažinti įvairias molekules.
Kai stimuliuojami receptoriai, atsakingi už mikroorganizmų atpažinimą, fagocitas glaudžiai susijungia su savo atakos taikiniu.
3. Patogeno absorbcija
Prie patogeno „prilipęs“ fagocitas pradeda jo absorbcijos procesą. Fagocitų ląstelių membrana pradeda apsupti patogeną, „lipti“ jo kraštais. Tai sukuria pūslelę, kurioje yra mikroorganizmas. Ši pūslelė, vadinama fagosoma, dabar yra fagocitinės ląstelės viduje. Norint visiškai paversti mikroorganizmą nekenksmingu, būtina sunaikinti fagosomos turinį.
Fagosomos turinio virškinimas
Norint, kad fagosomos turinys būtų virškinamas, būtina į jo vidų patekti virškinimo fermentų. Tokie fermentai laikomi specialiose pūslelėse, vadinamose lizosomomis.
Todėl paskutiniam fagocitozės etapui reikia derinti lizosomų ir fagosomos turinį - taip vadinamosios vadinamosios fagolizosoma.
Lizosomose esantys fermentai gali suskaidyti sudėtingiausius chemikalus, sunaikindami mikroorganizmą. Patogeno pašalinimas dalyvaujant virškinimo fermentams vadinamas nepriklausomu nuo deguonies.
Kaip galite lengvai atspėti, taip pat yra pašalinimas iš deguonies. Tai daug greitesnis ir efektyvesnis, tačiau tai gali padaryti tik kai kurie fagocitai. Nuo deguonies priklausoma eliminacija vyksta tik ląstelėse, galinčiose generuoti vadinamąsias „deguonies sprogimas“.
Deguonies sprogimas yra staigus labai reaktyvių deguonies rūšių (pvz., Vandenilio peroksido) išsiskyrimas, turintis stiprų antimikrobinį poveikį. Dėl deguonies sprogimo prasideda cheminių reakcijų serija, dėl kurios greitai pašalinami patogenai. Nuo deguonies priklausomas mikrobų sunaikinimas pirmiausia būdingas neutrofilams.
Fagocitozė - o kas toliau?
Fagocitozės procesas baigiasi ląstelės viduje esančio fagosomos turinio virškinimu. Kas vyksta šalia šiukšlių iš sunaikintų dalelių? Fagocitinė ląstelė atsikrato daugumos nereikalingų produktų, paprasčiausiai „išmesdama“ juos į lauką. Tačiau dalis medžiagų, likusių po virškinimo, gali būti labai naudinga.
Kai kurie fagocitai imuninėje sistemoje atlieka ir kitus vaidmenis. Geras pavyzdys yra makrofagai, kurie, be fagocitozės, susiduria ir su vadinamuoju antigenų pateikimas. Antigeno pateikimas pagrįstas kitų imuninių ląstelių sunaikintų mikroorganizmų fragmentų rodymu.
Pasibaigus patogeno fagocitozei, makrofagas atidengia dalį fagocitinės medžiagos ant jo paviršiaus, o paskui „keliauja“ po visą kūną.
Kiekviena imuninės sistemos ląstelė, su kuria susiduriama, „mokosi“, kaip atpažinti konkretų patogeną. Šis reiškinys yra nepaprastai svarbus kuriant veiksmingus antimikrobinės gynybos mechanizmus.
Taip pat verta žinoti, kad fagocitozės procesas ne visada baigiasi galutiniu mikroorganizmo sunaikinimu. Yra ligų sukėlėjų, kurie gali išgyventi fagosomų viduje dėl specialiai sukurtų gynybos mechanizmų. Geras pavyzdys yra tuberkuliozės bacilos, kurios makrofagų viduje gali išgyventi daugelį metų.
Fagocitozės išvengimo mikroorganizmais būdai
Fagocitozė kaip „biologinių priešininkų“ pašalinimo priemonė yra labai senas mechanizmas. Dėl šios priežasties kai kuriems mikroorganizmams pavyko rasti būdų, kaip išvengti fagocitozės ar išgyventi. Štai jų pavyzdžiai:
- žudantys fagocitus
Atrodo, kad lengviausias būdas išvengti fagocitozės yra ją sukeliančios ląstelės neutralizavimas. Kai kurie mikroorganizmai gali gaminti medžiagas, kurios negrįžtamai pažeidžia fagocitus. Tokio patogeno pavyzdys yra auksinis stafilokokas (lot. Staphylococcus aureus), gamindami toksinus, kurie, sunaikindami fagocitų ląstelių membranas, sukelia jų mirtį.
- uždegiminio atsako išnykimas
Uždegimas infekcijos vartuose palengvina infekcijos signalo perdavimą. Jo dėka galima suaktyvinti ir pasiekti fagocitus į teisingą vietą. Yra ligų sukėlėjų, kurie gali save užmaskuoti taip, kad jų neatpažintų šeimininko imuninė sistema ir išvengtų uždegimo.
- vengiant opsonizacijos
Opsonizacija arba specialus patogenų „ženklinimas“ yra vienas efektyviausių būdų palengvinti fagocitozę. Nenuostabu, kad mikrobai bando to išvengti. Kai kurios stafilokokų padermės gali sunaikinti opsoninus arba paslėpti juos ant savo paviršiaus.
- vengiant fagocitų atpažinimo
Norint pradėti fagocitozės procesą, būtina pripažinti fagocito padarytą tam tikro mikroorganizmo kenksmingumą. Tam tikri ligos sukėlėjai, pavyzdžiui, spirochetai Treponema pallidum sukeliantis sifilį, gali prisijungti prie jų paviršiaus antigenų, panašių į ląsteles-šeimininkes. Tada imuninė sistema juos pripažįsta kaip savus, o tai patogenams leidžia išvengti fagocitozės.
- fagosomų gamybos blokavimas
Vienas iš pagrindinių fagocitozės etapų yra užpulto mikroorganizmo aptikimas pūslele, kuri vėliau absorbuojama į ląstelę. Tačiau gamtoje yra daug būdų, kaip to išvengti. Kai kurie mikrobai gamina medžiagas, kurios ardo fagosomos sienelę. Mėlynojo aliejaus lazda naudoja kitokį mechanizmą (Pseudomonas aeruginosa). Ši bakterija aplink save sukuria slidžią dangą (bioplėvelę), kuri neleidžia susidaryti burbului.
- išgyvenimas fagocito viduje
Fagolizosoma fagocitozės metu tampa galutine patogenų buveine. Jo aplinka nepaprastai priešiška; jame gausu fermentų ir mirtinų medžiagų. Tačiau mikroorganizmai gali sukurti mechanizmus, kurie leidžia jiems išgyventi net tokiomis sunkiomis sąlygomis. Vienas iš pavyzdžių yra tuberkuliozė (Mycobacterium tuberculosis). Ši bakterija sukūrė tam tikrą ląstelių membraną su labai dideliu lipidų kiekiu, kurios neveikia standartiniai virškinimo fermentai.
- pabėgti iš fagosomos
Kad ir kaip neįtikėtinai skamba pabėgdamas iš fagosomos, iš tiesų yra mikrobų, kurie sukūrė tokį protingą gynybos mechanizmą. Listeria monocytogenes gamina medžiagas, kurios gali sunaikinti fagosomos sienelę. Dar daugiau, šis patogenas, ištrūkęs iš fagosomos, gali daugintis fagocito viduje, taip pat išeiti toliau už savo ribų.
Fagocitozės sutrikimai
Tinkamai vykstantis fagocitozės procesas yra nepaprastai svarbus efektyviam imuninės sistemos funkcionavimui. Tam tikrų fagocitozės stadijų sutrikimai yra imunodeficito ligų pagrindas. Tokių sąlygų pavyzdžiai:
- Lėtinė granulomatozinė liga
Lėtinės granulomatozinės ligos priežastis yra fagocitozės sutrikimas deguonies pliūpsnio generavimo stadijoje. Tinkamo fermento (vadinamosios NADPH oksidazės) trūkumas neleidžia susidaryti reaktyvioms deguonies rūšims, o tai savo ruožtu neleidžia greitai ir efektyviai pašalinti mikroorganizmų.
Fermentų pažeidimai yra genetiniai, todėl priežastinio ligos gydymo dar nėra. Vykstant lėtinei granulomatozinei ligai, dėl nepakankamos intraląstelinės patogenų pašalinimo sistemos atsiranda dažnos infekcijos, formuojasi abscesai ir granulomos.
Taip pat skaitykite: Wegenerio granulomatozė: priežastys, simptomai ir gydymas
- Chediak-Higashi sindromas
Esant Chediak-Higashi sindromui, fagosomos-lizosomos ryšio stadijoje yra fagocitozės defektas. Genetinė vieno iš baltymų mutacija užkerta kelią virškinimo fermentų perkėlimui į pūslelę, kurioje yra patogenas, taip užkertant kelią jo pašalinimui.
Be reikšmingo imuniteto pažeidimo, Chediak-Higashi sindromui būdingi albinizmas ir nervų sistemos veikimo sutrikimai.
Bibliografija:
- „Fagocitozė: pagrindinis imuniteto procesas“ C. Rosales, E. Uribe-Querol, „Biomed Res Int.“, 2017 m.
- „Fagocitozės kontrolė mikrobų patogenais“, autorius C. Rosales, E. Uribe-Querol Front Immunol. 2017 m
- „Immunologia“ K.Bryniarski, Edra Urban & Partner Wrocław 2017, 1-asis leidimas
- „Fagocitozė: imunobiologinis procesas“ S. Gordon, Imunitetas, apžvalga, 44 tomas, 3 leidimas, P463-475, 2016 m. Kovo 15 d.
Skaitykite daugiau šio autoriaus straipsnių
