FAGOCITOZA: STADIJI IN FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2024

Fagocitozo je postopek, pri katerem celice "zajetje" molekule in različne snovi iz okoliškega medija zaradi tvorbe invaginations na plazemski membrani, ki tvori znotrajcelične vezikle znan kot endosomov. Fagocitoza skupaj s pinocitozo in receptorsko posredovano endocitozo sešteva med tremi vrstami endocitoze

Pinocitoza vključuje zaužitje tekočine in majhnih molekul, medtem ko endocitoza, ki jo posreduje receptor, vključuje vezavo določenih molekul na membranske receptorske proteine. Fagocitoza velja za obliko hrane, saj je povezana z zaužitjem velikih molekul, drugih celic ali "naplavin" iz drugih celic.

Fagocitoza bakterije (Vir: GrahamColm na angleški Wikipediji prek Wikimedije Commons)

V večceličnih organizmih, kot so rastline, živali in glive, nimajo vse celice zmožnosti požiranja zunanjih elementov, kar pomeni, da obstajajo nekatere posebne celice za ta namen, ki jih imenujemo "fagocitne celice".

Fagocitne celice so razporejene po vseh telesnih tkivih in opravljajo različne funkcije. Makrofagi so dober primer fagocitnih celic imunskega sistema, katerih funkcija je, da nas branijo pred mikroorganizmi, ki vstopajo v naše telo.

Fagocitoza / fotografija, pridobljena iz phagositosis77.blogspot.com

Proces fagocitoze v evkariontskih celicah ne bi imel smisla brez obstoja vrste znotrajcelične organele, imenovane lizosom, saj se tam hranila iz snovi, ki jo celice fagocitoza, "predelajo" ali "prebavijo".

Fagocitoza je znana tudi kot "heterofagija" (zaužitje zunajceličnih spojin), saj se razlikuje od "avtofagije", kar je normalen proces, ki poteka v lizosomih skoraj vseh evkariontskih celic.

Obdobja

Ko virus zajame makrofag (1-3), ga razbije na koščke z lizosomskimi encimi (4,5), ki se nato sprostijo iz celice kot neškodljiv odpadek (6). Fotografija, pridobljena iz: askabiologist.asu.edu.

V višjih evkariontskih organizmih so glavne fagocitne celice pridobljene iz skupnega predhodnika, ki izvira iz kostnega mozga. Te celice so znane kot "bele krvne celice" in so polimorfonuklearni levkociti (nevtrofilci), monociti in makrofagi.

Proces fagocitoze lahko analiziramo kot niz korakov ali zaporednih stopenj, ki so sestavljeni iz (1) prepoznavanja materiala, ki se fagocitozira, (2) pri tvorbi fagosoma, ki je nekakšen medcelični veziklom, in (3 ) pri tvorbi fagolizoma dogodek, ki se konča s "prebavo".

Stopnja prepoznavanja

Fagocitoza ni preprost postopek. Med drugim vključuje prepoznavanje specifičnih signalov in vezavo delcev ali organizmov na specifične receptorje, ki se nahajajo na zunanji strani plazemske membrane fagocitnih celic.

Ta začetni postopek lahko štejemo za nekakšno "nevtralizacijo", zlasti ko gre za fagocitozo, ki jo posredujejo nekatere celice imunskega sistema, ki so odgovorne za izločanje invazivnih celic.

Tako je površina plazemske membrane fagocitnih celic (ali enoceličnih organizmov, ki fagocitirajo) obdarjena z baterijo receptorjev, ki so sposobni prepoznati specifične molekule (ligande), ki jih najdemo na površini invazivnih celic oz. ki so značilni za delce hrane.

Ti receptorji, ki so na splošno integralni membranski proteini z zunajceličnimi podaljški, se vežejo na svoje ligande, kar sproži niz notranjih signalizacijskih dogodkov, ki pošiljajo sporočilo, ki prevaja kot "zunaj je hrana."

Faza tvorbe fagosomov

Ko celica, ki zajame delce hrane ali drugo "tujo" celico, prejme sporočilo s površine, se v plazemski membrani pojavi invaginacija, kar pomeni, da celica "pogoltne" material, ki ga bo fagocitozirala, in ga obdala z lastno membrano. .

Na tej stopnji opazimo, kako se membrana širi nad drugo celico in ta razširitev je včasih znana kot "psevdopod". Ko se konci psevdopa združijo in obdajo tuji element, nastane notranji "vezikel", imenovan fagosom.

Fagolizosomska tvorba in prebava

Fagozomi, ki vsebujejo fagocitozne elemente, so znotrajcelične vezikule, prekrite z membrano. Te se lahko zlijejo z drugimi znotrajceličnimi organeli: lizosomi.

Zlivanje med fagosomi in lizosomi povzroči fagolizosome , ki ustrezajo sestavljenim organelom, kjer poteka "prebava" ali "razpad" fagocitoziranih spojin (pa naj bodo to celice, njihovi deli ali druge zunajcelične molekule).

Ker so lizosomi organele, ki so odgovorne za razgradnjo pomanjkljivega ali odpadnega znotrajceličnega materiala, so obdarjeni z različnimi hidroliznimi in proteolitičnimi encimi, ki jim omogočajo razgradnjo (na manjše delce) delce, vsebovane v fagosomih, s katerimi so združiti.

Material, ki je posledica te fagolizosomske razgradnje, se lahko dokončno izloči kot odpadni material iz fagocitnih celic ali pa se uporabi kot „gradnik“ za sintezo novih medceličnih spojin.

Lastnosti

Fagocitoza ima v evkariontskih organizmih številne pomembne funkcije. Pri protozojih in drugih enoceličnih bitjih je na primer ta proces bistven za prehrano, saj se večina hrane zaužije na ta način.

Fagocitoza v amebi (Vir: Miklos via Wikimedia Commons)

Po drugi strani je fagocitoza v mnogih večceličnih organizmih nujna za specifično in nespecifično obrambo, torej za prirojeno imunost in prilagodljivo imunost.

Ima primarne funkcije pri "uničevanju" invazivnih patogenih mikroorganizmov, kot so bakterije, paraziti itd., Sodeluje pa tudi pri ponovni vzpostavitvi normalnih stanj na mestih, kjer je prišlo do okužbe ali vnetja, to je pomembno za sanacija rane.

V imunološkem kontekstu je fagocitoza bistvena za procese predstavitve antigenov in aktiviranje specifičnih limfocitov imunskega sistema (B celice in T celice), ki sodelujejo pri obrambi telesa pred tujimi ali tujimi povzročitelji.

Fagocitoza sodeluje tudi pri izločanju in »recikliranju« celic v telesu, ki gredo skozi apoptotične dogodke, tako da se lahko njihove komponente ponovno uporabijo ali usmerijo v tvorbo novih medceličnih molekul ali organelov.

Kot zanimivost so makrofagi v človeškem telesu odgovorni za vsakodnevno zaužitev več kot 100 milijonov eritrocitov, ki se obrabijo ali ne delujejo v krvnem obtoku.

Celice imunskega sistema, ki izvajajo fagocitozo

Celice imunskega sistema, ki izvajajo fagocitozo, lahko uporabljajo tudi številne mehanizme za uničenje patogenov, kot so:

Kisik radikali

So visoko reaktivne molekule, ki reagirajo z beljakovinami, lipidi in drugimi biološkimi molekulami. Med fiziološkim stresom se lahko količina kisikovih radikalov v celici močno poveča, kar povzroči oksidativni stres, ki lahko uniči celične strukture.

Dušikov oksid

Je reaktivna snov, podobna kisikovim radikalom, ki reagira s superoksidom, da ustvari druge molekule, ki poškodujejo različne biološke molekule.

Antimikrobni proteini

So beljakovine, ki posebej poškodujejo ali ubijajo bakterije. Primeri protimikrobnih beljakovin vključujejo proteaze, ki ubijajo različne bakterije z uničevanjem esencialnih beljakovin, in lizocim, ki napada celične stene gram pozitivnih bakterij.

Antimikrobni peptidi

Antimikrobni peptidi so podobni protimikrobnim beljakovinam, saj napadajo in ubijajo bakterije. Nekateri protimikrobni peptidi, kot so defenzini, napadajo bakterijske celične membrane.

Vezavne beljakovine

Vezni proteini so pogosto pomembni igralci v prirojenem imunskem sistemu, ker se konkurenčno vežejo na beljakovine ali ione, ki bi sicer koristili bakterijam ali virusni razmnoževanju.

Reference

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Bistvena celična biologija. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Brown, E. (1995). Fagocitoza. BioEssays, 17 (2), 109-117.
3. Garrett, WS, & Mellman, I. (2001). Študije endocitoze. V dendritičnih celicah (drugo, str. 213-cp1). Akademski tisk.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Molekularna celična biologija (5. izd.). Freeman, WH & Company.
5. Platt, N., & Fineran, P. (2015). Merjenje fagocitne aktivnosti celic. Metode v celični biologiji, 126, 287-304.
6. Rosales, C., & Uribe-Querol, E. (2017). Fagocitoza: temeljni proces imunosti. BioMed Research International, 1–18.
7. Sbarra, AJ in Karnovskyi, ML (1959). Biokemijska osnova fagocitoze. Journal of Biological Chemistry, 234 (6), 1355-1362.
8. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologija (5. izd.). Philadelphia, Pennsylvania: Založništvo Saunders College.
9. Stuart, LM in Ezekowitz, RAB (2005). Fagocitoza: Elegantna zapletenost. Imuniteta, 22 (5), 539–550.