Fagolizosoma je celični kompartment, ki izhaja iz fuzije phagosome s lizosomska, v odsotnosti avtofagija; čeprav se lahko fagozom pred zlitjem z lizosomom spoji tudi z endosomom.
Fagosom je predel, obdan z eno samo membrano, ki nastane kot posledica fagocitoze. Na novo nastali fagosom je podvržen postopku zorenja, ki vključuje njegovo zlivanje na lizosome. Pri tem pojavu nastane zrel fagolizom, katerega notranjost je kisla in močno hidrolizirana.
Vir: GrahamColm na angleški Wikipediji
Celice, specializirane za fagocitozo, kot so makrofagi in nevtrofili, uničijo patogene, ki so vstopili v celico in izločajo provnetne citokine. Ti primeri poudarjajo pomen fagolizosomov.
značilnosti
Za fagolizomere je značilno naslednje:
- Imajo pH kisline (okoli pH 5). Podobno kot lizosomi in endosomi se pH uravnava skozi kompleks protonske črpalke ATPase-V. Kisli pH ustvarja neprimerno okolje za patogene, ugodno razgradi superoksid in je optimalni pH za hidrolizne encime.
PH v fagolizosomih je bil določen z različnimi metodami. Eden od njih je sestavljen iz uporabe barvil, kot je akridin oranžna, katerih fluorescenca je odvisna od pH.
- Visoko hidrolizno delovanje encimov, ki razgrajujejo beljakovine (katepsini), lipidi in sladkorji (beta-galaktozidaza). Na primer, v makrofagih lizocim pomaga razgraditi peptidoglikansko hrbtenico bakterij.
Ena metoda odkrivanja encimske aktivnosti je sestavljena iz označevanja delcev, ki bodo fagocitozirani, s substratom, ki po katalizi spremeni njihove fluorescentne lastnosti. Ta metoda se uporablja za merjenje brez kisikovih radikalov (ROS).
- Eksplozija aktivnosti superoksida. NADPH oksidaza sodeluje pri tvorbi superoksidnih radikalov (O 2 • - ), ki se s superoksidno dismutazo pretvorijo v vodikov peroksid (H 2 O 2 ).
Prav tako se superoksid kombinira z dušikovim oksidom in tvori peroksinitrit, ki ima protimikrobno delovanje.
Biogeneza
Celice sesalcev imajo veliko število vrst celic, ki izvajajo fagocitozo. Ta proces se začne z interakcijo liganda na površini receptorja. Ligand je lahko bakterija ali apoptotična celica. Receptor, vezan na ligand, je internaliziran v obliki vezikla, ki se imenuje fagosom.
Internalizacija med drugim zahteva aktivacijo kinaze in spremembo metabolizma fosfolipida. Vendar fagozom liganda ne razgradi. Davnost lizične aktivnosti fagosomu je odvisna od njegove interakcije z lizosomi.
Eksperimentalni dokazi kažejo, da novo nastali fagosomi, imenovani zgodnji fagosomi, prednostno delujejo z endosomi. Phagosomi izražajo signale, ki sprožijo in vodijo njihovo fuzijo do elementov endocitne poti.
Dokaz za to je, da zgodnji fagosomi vsebujejo sestavine plazemske membrane in značilne beljakovine endosomov, kot so receptorji transferina (TfRs), EEA1, Rab5, Rab 7.
Zlivanje zgodnjih fagosomov z lizomi lahko potrdimo z njihovo beljakovinsko sestavo. V tem primeru imajo fagolizomi proteina LAMP in katepsin D.
Uravnavanje zorenja fagosomov je zapleteno in je med drugimi učinki odvisno od gvaninskih nukleotidnih izmenjujočih proteinov (GEF), GTP hidroliznih proteinov (GAP).
Lastnosti
Fagociti ali celice, ki izvajajo fagocitozo, so razvrščene kot fagociti z nizko (neprofesionalno), srednjo (paraprofesionalno) in visoko (profesionalno) fagocitozo. Neutrofili in makrofagi so profesionalni fagociti imunskega sistema.
Ti fagociti so odgovorni za lov in uničenje apoptotičnih gostiteljskih celic, onesnaženje delcev in organizme s patogenim potencialom.
Nevtrofili in makrofagi ubijajo fagocitozne mikrobe. Smrt mikrobov poteka z zaporedjem korakov, ki so naslednji:
- Aktivacija proteolitičnih encimov, kot je elastaza. Zadnji encim je serinska proteaza, ki sodeluje v smrti številnih vrst bakterij. Drug vpleteni protein je katepsin G.
- Aktivacija sistema fagocit oksidaze, ki je multimerni encim, ki ga najdemo v membrani fagolizoma. Fagocitna oksidaza se sproži in aktivira s dražljaji, kot sta IFN-gama in TLR signali. Ta encim zmanjšuje ROS z uporabo NADPH kot substrata darovalca elektronov.
- Makrofagi proizvajajo dušikov oksid s pomočjo inducirane sinteze dušikovega oksida. Ta encim katalizira pretvorbo arginina v citrulin in dušikov oksid, ki reagira s superoksidom, da tvori peroksnitril, močan strup, ki ubije mikrobe.
Bolezni
Vse večje je zanimanje za preučevanje genetskih bolezni, povezanih z napakami v fagocitozi. Poleg tega zanimanja so se pojavile zaskrbljenosti glede odpornosti na antibiotike pri bakterijah, ki imajo načine preprečevanja smrti znotraj fagocitov.
Zato bo študija imunskega sistema in njegova interakcija s patogenimi mikrobi omogočila razvoj novih protimikrobnih strategij.
Kronična granulomatozna bolezen
Kronična granulomatozna bolezen (CGD) je posledica imunske pomanjkljivosti, zaradi katere bolniki pogosto trpijo zaradi okužb, ki jih povzročajo bakterije in glive. Najpogostejši mikrobi so Staphylococcus aureus in vrste rodov Aspergillus, Klebsiella in Salmonella.
Simptomi
Bolniki s CGD imajo med drugim simptome vnetnega stanja, za katerega je značilno, da med drugimi simptomi obstajajo granulomi, kolitis, neinfekcijski artritis, osteomielitis in perirektralni dostop.
Vnetje povzroča pomanjkanje avtofagične obrambe pred mikrobi. Posledično se sprošča IL-1beta in regulacija T celic je slaba.
CGD nastane kot posledica pomanjkanja encima NADPH oksidaze v levkocitih. NADPH oksidaza ima pet komponent (gp91, p22, p47, p67 in p40). Najpogostejša mutacija je v genu CYBB, ki kodira gp91.
Manj pogoste mutacije se pojavljajo v genu NCF1, ki kodira p47, najredkejša mutacija pa se pojavlja v genu NCF2, ki kodira p67.
Zdravljenje
Bolezen se običajno zdravi z antibiotiki in protiglivičnimi zdravili. Zdravljenje proti gram-negativnim bakterijam vključuje kombinacijo ceftazidima in karbapena. Medtem ko glive zdravimo s peroralnimi triazoli, kot sta itrakonazol in posakonazol.
Med obdobji brez okužb se priporoča uporaba trimetopin-sulfametoksazola skupaj s protiglivičnim zdravilom, kot je itrakonazol.
Reference
- Abbas, AK, Lichtman, AH in Pillai, S. 2007. Celična in molekularna imunologija. Saunders Elsevier, ZDA.
- Kinchen, JK & Ravichandran, KS 2008. Zorenje fagosomov: preizkus s kislino. Natural Review Molecular Cell Biology, 9: 781–795.
- Klionsky, DJ, Eskelinen, EL, Deretic, V. 2014. Avtofagosomi, fagosomi, avtolizosomi, fagolizomi, avtofagolizosomi … Počakaj, zmeden sem. Avtofagija, 10: 549–551.
- Roos, D. 2016. Kronična granulomatozna bolezen. British Medical Bulletin, 118: 53–66.
- Russell, D., Glennie, S., Mwandumba, H., Heyderman, R. 2009. Makrofag se giblje na svojem fagosomu: dinamični preizkusi funkcij fagosomov. Naravna pregledna imunologija, 9: 594–600.
Vieira, OV, Botelho, RJ Grinstein, S. 2002. Zorenje fagosomov: staranje se plemenito. Biochemestry Journal, 366: 689-704.