Phagolysosome je bunkový kompartment, ktorý vyplýva z fúziu fagosomu s lysozomy, v neprítomnosti autofagii; hoci fagozóm by sa tiež mohol fúzovať s endozómom, pred fúziou s lyzozómom.
Fagozóm je kompartment obklopený jednou membránou, ktorá sa vytvára ako výsledok fagocytózy. Novovytvorený fagozóm prechádza procesom, ktorý sa nazýva maturáciou, ktorý zahŕňa jeho fúziu s lyzozómami. Tento jav vytvára zrelý fagolyzozóm, ktorého vnútro je kyslé a vysoko hydrolytické.
Zdroj: GrahamColm na anglickej Wikipédii
Bunky špecializované na fagocytózu, ako sú makrofágy a neutrofily, ničia patogény, ktoré vstúpili do bunky a vylučujú prozápalové cytokíny. Tieto príklady zdôrazňujú dôležitosť fagolyzozómov.
vlastnosti
Fagolyzozómy sa vyznačujú týmto:
- Majú kyslé pH (okolo pH 5). Podobne ako pri lyzozómoch a endozómoch je pH regulované prostredníctvom komplexu protónovej pumpy ATPase-V. Kyslé pH vytvára nehostinné prostredie pre patogény, podporuje superoxidovú disutáciu a je optimálnym pH pre hydrolytické enzýmy.
Hodnota pH vo fagolyzozómoch bola stanovená rôznymi metódami. Jedno z nich spočíva v použití farbív, ako je napríklad akridínová oranžová, ktorej fluorescencia závisí od pH.
- Vysoká hydrolytická aktivita enzýmov, ktoré degradujú proteíny (katepsíny), lipidy a cukry (beta-galaktozidáza). Napríklad v makrofágoch lyzozým pomáha degradovať peptidoglykánovú kostru baktérií.
Jeden spôsob detekcie enzýmovej aktivity spočíva v značení častíc, ktoré budú fagocytované, so substrátom, ktorý po katalýze zmení svoje fluorescenčné vlastnosti. Táto metóda sa používa na meranie voľných kyslíkových radikálov (ROS).
- Výbuch superoxidovej aktivity. NADPH oxidáza, sa podieľa na tvorbe peroxidových radikálov (O 2 • - ), ktoré sú transformované do peroxidu vodíka (H 2 O 2 ) podľa superoxiddismutázy.
Superoxid sa tiež kombinuje s oxidom dusnatým a tvorí peroxynitrit, ktorý má antimikrobiálnu aktivitu.
biogeneze
Cicavčie bunky majú veľké množstvo typov buniek, ktoré vykonávajú fagocytózu. Tento proces začína interakciou ligandu na povrchu receptora. Ligandom môže byť baktéria alebo apoptická bunka. Receptor naviazaný na ligand je internalizovaný vo forme vezikula, nazývaného fagozóm.
Internalizácia vyžaduje okrem iného aktiváciu kinázy a zmenu metabolizmu fosfolipidov. Fagozóm však nedegraduje ligand. Poskytnutie lytickej aktivity fagozómu závisí od jeho interakcie s lyzozómami.
Experimentálne dôkazy ukazujú, že novovytvorené fagozómy, nazývané skoré fagozómy, prednostne interagujú s endozómami. Fagozómy vyjadrujú signály, ktoré spúšťajú a vedú ich fúziu k elementom endocytovej dráhy.
Dôkazom toho je, že skoré fagozómy obsahujú zložky plazmatickej membrány a typické proteíny endozómov, ako sú transferínové receptory (TfRs), EEA1, Rab5, Rab 7.
Fúzia skorých fagozómov s lyzómami sa môže potvrdiť ich proteínovým zložením. V tomto prípade fagolyzómy obsahujú proteíny LAMP a katepsín D.
Regulácia dozrievania fagozómov je zložitá a okrem iných efektorov závisí od proteínov výmeny guanínových nukleotidov (GEF), proteínov hydrolyzujúcich GTP (GAP).
Vlastnosti
Fagocyty alebo bunky, ktoré vykonávajú fagocytózu, sú klasifikované ako fagocyty s nízkou (neprofesionálnou), strednou (para-profesionálnou) a vysokou (profesionálnou) fagocytáciou. Neutrofily a makrofágy sú profesionálne fagocyty imunitného systému.
Tieto fagocyty sú zodpovedné za odchyt a ničenie apoptických hostiteľských buniek, kontaminujúcich častíc a organizmov s patogénnym potenciálom.
Neutrofily a makrofágy zabíjajú fagocytované mikróby. Smrť mikróbov sa uskutočňuje pomocou postupnosti krokov, ktoré sú nasledujúce:
- Aktivácia proteolytických enzýmov, ako je elastáza. Tento posledný enzým je serínová proteáza, ktorá sa podieľa na smrti mnohých druhov baktérií. Ďalším zahrnutým proteínom je katepsín G.
- Aktivácia systému fagocytovej oxidázy, čo je multimérny enzým nachádzajúci sa vo fagolyzozómovej membráne. Fagocytová oxidáza je indukovaná a aktivovaná stimulmi, ako sú signály IFN-gama a TLR. Tento enzým redukuje ROS použitím NADPH ako substrátu pre donory elektrónov.
- Makrofágy produkujú oxid dusnatý prostredníctvom indukovateľnej syntázy oxidu dusnatého. Tento enzým katalyzuje premenu arginínu na citrulin a oxid dusnatý, ktorý reaguje so superoxidom za vzniku peroxynitrilu, silného jedu, ktorý ničí mikróby.
choroby
Rastie záujem o štúdium genetických chorôb súvisiacich s poruchami fagocytózy. Okrem tohto záujmu sa objavili obavy týkajúce sa rezistencie voči antibiotikám u baktérií, ktoré majú spôsoby, ako zabrániť smrti vo fagocytoch.
Štúdium imunitného systému a jeho interakcie s patogénnymi mikróbmi preto umožní vývoj nových antimikrobiálnych stratégií.
Chronické granulomatózne ochorenie
Chronické granulomatózne ochorenie (CGD) je spôsobené imunodeficienciou, ktorá spôsobuje, že pacienti často trpia infekciami spôsobenými baktériami a hubami. Najbežnejšie mikróby sú Staphylococcus aureus a druhy rodov Aspergillus, Klebsiella a Salmonella.
príznaky
Pacienti s CGD vykazujú okrem iných symptómov zápalový stav, ktorý je charakterizovaný prítomnosťou granulómov, kolitídy, neinfekčnej artritídy, osteomyelitídy a peri rektálneho prístupu.
Zápal je spôsobený nedostatkom autofágovej obrany proti mikróbom. V dôsledku toho sa IL-lbeta uvoľňuje a regulácia T buniek je zlá.
CGD sa vyskytuje v dôsledku nedostatku enzýmu NADPH oxidázy v leukocytoch. NADPH oxidáza má päť zložiek (gp91, p22, p47, p67 a p40). Najbežnejšia mutácia je v géne CYBB, ktorý kóduje gp91.
Menej častá mutácia sa vyskytuje v géne NCF1, ktorý kóduje p47, a najvzácnejšia mutácia sa vyskytuje v géne NCF2, ktorý kóduje p67.
liečba
Toto ochorenie sa zvyčajne lieči antibiotikami a fungicídmi. Liečba proti gramnegatívnym baktériám zahŕňa kombináciu ceftazidímu a karbapénu. Zatiaľ čo sa huby ošetrujú perorálnymi triazolmi, ako je itrakonazol a posakonazol.
Počas období bez infekcie sa odporúča používať trimethopínsulfametoxazol spolu s antimykotikami, ako je itrakonazol.
Referencie
- Abbas, AK, Lichtman, AH a Pillai, S. 2007. Cellular and Molecular Immunology. Saunders Elsevier, USA.
- Kinchen, JK & Ravichandran, KS 2008. Maturácia fagozómov: absolvovanie testu kyseliny. Natural Review Molecular Cell Biology, 9: 781 - 795.
- Klionsky, DJ, Eskelinen, EL, Deretic, V. 2014. Autofagozómy, fagozómy, autolyzozómy, fagolyzozómy, autofagolyzozómy … Počkajte, som zmätený. Autophagy, 10: 549 - 551.
- Roos, D. 2016. Chronická granulomatózna choroba. British Medical Bulletin, 118: 53–66.
- Russell, D., Glennie, S., Mwandumba, H., Heyderman, R. 2009. Makrofág pochoduje na svojom fagozóme: dynamické testy funkcie fagozómov. Natural Review Immunology, 9: 594 - 600.
Vieira, OV, Botelho, RJ Grinstein, S. 2002. Zrenie fagozómov: elegantne starne. Biochemestry Journal, 366: 689-704.