FAGOCYTÓZA: ŠTÁDIÁ A FUNKCIE - BIOLÓGIE

Fagocytóza je proces, pri ktorom bunky "Capture" molekuly a rôzne látky z okolitého prostredia v dôsledku tvorby invagináciu plazmatické membrány, tvoriaci intracelulárne pľuzgieriky známe ako endosomů. Fagocytóza spolu s pinocytózou a receptorom sprostredkovanou endocytózou prispievajú k trom typom endocytózy

Pinocytóza je spojená s požitím tekutín a malých molekúl, zatiaľ čo receptorom sprostredkovaná endocytóza zahŕňa väzbu špecifických molekúl na proteíny membránového receptora. Fagocytóza sa považuje za formu potravy, pretože súvisí s požitím veľkých molekúl, iných buniek alebo „zvyškov“ z iných buniek.

Fagocytóza baktérie (Zdroj: GrahamColm na anglickej Wikipédii prostredníctvom Wikimedia Commons)

V mnohobunkových organizmoch, ako sú rastliny, zvieratá a huby, nie všetky bunky majú schopnosť pohltiť vonkajšie prvky, čo znamená, že na tento účel existujú špecializované bunky, ktoré sú známe ako „fagocytárne bunky“.

Fagocytárne bunky sú distribuované vo všetkých telesných tkanivách a vykonávajú rôzne funkcie. Makrofágy sú dobrým príkladom fagocytárnych buniek patriacich do imunitného systému, ktorých funkciou je chrániť nás pred mikroorganizmami vstupujúcimi do nášho tela.

Fagocytóza / fotografia získaná z phagositózy77.blogspot.com

Proces fagocytózy by nemal zmysel v eukaryotických bunkách bez existencie typu intracelulárnej organely nazývanej lyzozóm, pretože je to tak, že živiny z materiálu, ktoré bunky fagocytujú, sú „spracované“ alebo „natrávené“.

Fagocytóza je tiež známa ako "heterofágia" (požitie extracelulárnych zlúčenín), pretože sa líši od "autofágy", čo je normálny proces, ktorý sa uskutočňuje v lyzozómoch prakticky všetkých eukaryotických buniek.

etapy

Akonáhle makrofág pohltí vírus (1-3), rozdelí ho na kúsky s lyzozómovými enzýmami (4,5), ktoré sa potom uvoľnia z bunky ako neškodný odpad (6). Fotografia bola získaná z: askabiologist.asu.edu.

U vyšších eukaryotických organizmov sú hlavné fagocytárne bunky odvodené od spoločného prekurzora pochádzajúceho z kostnej drene. Tieto bunky sú známe ako „biele krvinky“ a sú to polymorfonukleárne leukocyty (neutrofily), monocyty a makrofágy.

Fagocytózový proces možno analyzovať ako sériu krokov alebo postupných štádií, ktoré pozostávajú z (1) rozpoznania materiálu, ktorý je fagocytovaný, (2) pri tvorbe fagozómu, ktorý je druhom intracelulárneho vezikula, a (3) ) pri vzniku fagolyzozómu, udalosť, ktorá končí „trávením“.

Fáza rozpoznávania

Fagocytóza nie je jednoduchý proces. Zahŕňa okrem iného rozpoznávanie špecifických signálov a väzbu častíc alebo organizmov na špecifické receptory umiestnené na vonkajšej strane plazmatickej membrány fagocytárnych buniek.

Tento počiatočný proces sa môže považovať za určitý druh „neutralizácie“, najmä pokiaľ ide o fagocytózu sprostredkovanú určitými bunkami imunitného systému, ktoré sú zodpovedné za elimináciu napadajúcich buniek.

Povrch plazmovej membrány fagocytárnych buniek (alebo jednobunkových organizmov, ktoré fagocytujú) je teda vybavený batériou receptorov, ktoré sú schopné rozoznať špecifické molekuly (ligandy) nachádzajúce sa na povrchu napadajúcich buniek alebo ktoré sú typické pre potravinové častice.

Tieto receptory, ktoré sú všeobecne integrálnymi membránovými proteínmi s extracelulárnymi extenziami, sa viažu na svoje ligandy, čím spúšťajú sériu interných signalizačných udalostí, ktoré vysielajú správu, ktorá sa prekladá ako „vonku je jedlo“.

Fagozómové štádium tvorby

Akonáhle bunka, ktorá pohlcuje potravinovú časticu alebo inú „cudziu“ bunku, prijme správu vyslanú z povrchu, v plazmatickej membráne dôjde k invaginácii, čo znamená, že bunka „pohltí“ materiál, ktorý má byť fagocytovaný, a obklopuje ho svojou vlastnou membránou. ,

V tomto štádiu je pozorované, ako sa membrána šíri cez druhú bunku a toto predĺženie je niekedy známe ako „pseudopod“. Keď sa konce pseudopodu spoja a uzatvárajú cudzí prvok, vytvorí sa interný „vezikul“, ktorý sa nazýva fagozóm.

Tvorba fagolyzozómov a štádium trávenia

Fagozómy, ktoré obsahujú fagocytované prvky, sú intracelulárne vezikuly pokryté membránou. Majú schopnosť fúzovať s inými intracelulárnymi organelami: lyzozómami.

Fúzia medzi fagozómami a lyzozómami vedie k fagolyzozómom , ktoré zodpovedajú organelám zlúčenín, v ktorých dochádza k "digescii" alebo "dezintegrácii" fagocytovaných zlúčenín (či už ide o celé bunky, ich časti alebo iné extracelulárne molekuly).

Pretože lyzozómy sú organely zodpovedné za degradáciu deficitu alebo odpadu z vnútrobunkového materiálu, sú vybavené rôznymi hydrolytickými a proteolytickými enzýmami, ktoré im dávajú schopnosť rozpadať (na menšie fragmenty) častice obsiahnuté vo fagozómoch, s ktorými sa rozkladajú. zlúčiť.

Materiál, ktorý je výsledkom tejto fagolyzozomálnej degradácie, môže byť definitívne eliminovaný ako odpad z fagocytárnych buniek alebo môže byť použitý ako „stavebný blok“ pre syntézu nových intracelulárnych zlúčenín.

Vlastnosti

Fagocytóza má v eukaryotických organizmoch mnoho dôležitých funkcií. Napríklad v prvokoch a iných jednobunkových bytostiach je tento proces nevyhnutný pre výživu, pretože väčšina potravín sa týmto spôsobom prijíma.

Fagocytóza v amébe (Zdroj: Miklos prostredníctvom Wikimedia Commons)

Na druhej strane, v mnohých mnohobunkových organizmoch je fagocytóza nevyhnutná pre špecifickú a nešpecifickú obranu, to znamená pre vrodenú imunitu a adaptívnu imunitu.

Má primárne funkcie pri „ničení“ napadajúcich patogénnych mikroorganizmov, ako sú baktérie, paraziti atď., A podieľa sa aj na obnove normálnych stavov v miestach, kde sa vyskytla infekcia alebo zápal, to je dôležité pre oprava rán.

Aj v imunologickom kontexte je fagocytóza nevyhnutná pre procesy prezentácie antigénu a aktivácie špecifických lymfocytov imunitného systému (B bunky a T bunky), ktoré sa podieľajú na obrane tela proti cudzím alebo cudzím látkam.

Fagocytóza sa tiež podieľa na eliminácii a „recyklácii“ buniek v tele, ktoré prechádzajú apoptickými udalosťami, takže ich zložky sa môžu znova použiť alebo sa môžu nasmerovať na tvorbu nových intracelulárnych molekúl alebo organel.

Je zvláštne, že makrofágy v ľudskom tele sú zodpovedné za denné požitie viac ako 100 miliónov erytrocytov, ktoré sa opotrebujú alebo zlyhávajú v krvnom riečisku.

Bunky imunitného systému, ktoré vykonávajú fagocytózu

Bunky imunitného systému, ktoré vykonávajú fagocytózu, môžu tiež použiť veľa mechanizmov na ničenie patogénov, ako napríklad:

Kyslíkové radikály

Sú to vysoko reaktívne molekuly, ktoré reagujú s proteínmi, lipidmi a inými biologickými molekulami. Počas fyziologického stresu sa množstvo kyslíkových radikálov v bunke môže dramaticky zvýšiť a spôsobiť oxidačný stres, ktorý môže zničiť bunkové štruktúry.

Oxid dusnatý

Je to reaktívna látka, podobne ako kyslíkové radikály, ktorá reaguje so superoxidom a vytvára ďalšie molekuly, ktoré poškodzujú rôzne biologické molekuly.

Antimikrobiálne proteíny

Sú to proteíny, ktoré špecificky poškodzujú alebo ničia baktérie. Príklady antimikrobiálnych proteínov zahŕňajú proteázy, ktoré ničia rôzne baktérie ničením esenciálnych proteínov, a lyzozým, ktorý útočí na bunkové steny grampozitívnych baktérií.

Antimikrobiálne peptidy

Antimikrobiálne peptidy sú podobné antimikrobiálnym proteínom tým, že napadajú a ničia baktérie. Niektoré antimikrobiálne peptidy, ako sú defenzíny, napádajú bakteriálne bunkové membrány.

Väzobné proteíny

Väzobné proteíny sú často dôležitými hráčmi vrodeného imunitného systému, pretože sa kompetitívne viažu na proteíny alebo ióny, ktoré by inak boli prospešné pre replikáciu baktérií alebo vírusov.

Referencie

Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Esenciálna bunková biológia. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
Brown, E. (1995). Fagocytóza. BioEssays, 17 (2), 109-117.
Garrett, WS a Mellman, I. (2001). Štúdie endocytózy. V dendritických bunkách (druhý, s. 213-cp1). Academic Press.
Lodish, H., Berk, A., Kaiser, Kalifornia, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Molecular Celí Biology (5. vydanie). Freeman, WH & Company.
Platt, N., a Fineran, P. (2015). Meranie fagocytárnej aktivity buniek. Methods in Celí Biology, 126, 287-304.
Rosales, C. a Uribe-Querol, E. (2017). Fagocytóza: základný proces v imunite. BioMed Research International, 1-18.
Sbarra, AJ a Karnovskyi, ML (1959). Biochemická podstata fagocytózy. Journal of Biological Chemistry, 234 (6), 1355-1362.
Solomon, E., Berg, L. a Martin, D. (1999). Biológia (5. vydanie). Philadelphia, Pensylvánia: Saunders College Publishing.
Stuart, LM, a Ezekowitz, RAB (2005). Fagocytóza: elegantná zložitosť. Immunity, 22 (5), 539 - 550.

FAGOCYTÓZA: ŠTÁDIÁ A FUNKCIE - BIOLÓGIE - 2026