CHEMOTAXIA: BAKTERIÁLNA, V NEUTROFILOCH, V ZÁPALE - BIOLÓGIE - 2026

Chemotaxie je mechanizmus, ktorým bunky sa pohybujú v závislosti na chemické podnety. Podnetom môže byť akákoľvek difundovateľná látka, ktorá je detegovaná receptormi na povrchu bunky. Existujú dva hlavné typy chemotaxie: pozitívny a negatívny.

Pozitívna chemotaxia je pohyb, ktorý je zameraný na zdroj stimulu, kde je koncentrácia vyššia. Negatívnou chemotaxiou je pohyb, ktorý prebieha v opačnom smere ako chemický stimul. U mnohobunkových organizmov je chemotaxia životne dôležitá pre normálny vývoj a fungovanie tela.

Pri chemotaxii riadi baktéria a iné jednobunkové alebo mnohobunkové organizmy svoje pohyby v reakcii na určité chemikálie v ich prostredí (podnety).

Je to dôležitý mechanizmus v imunitnom systéme, ktorý priťahuje T lymfocyty na miesta, kde je infekcia. Tento proces sa môže zmeniť počas metastázovania.

Bakteriálna chemotaxia

Baktérie sa môžu pohybovať rôznymi mechanizmami, najbežnejším je pohyb ich bičíkov. Tento pohyb je sprostredkovaný chemotaxiou, ktorá slúži na ich priblíženie k priaznivým látkam (chemoatraktanty) a na ich odvrátenie od toxických látok (chemo-repelenty).

Baktérie, ako je Escherichia coli, majú niekoľko bičíkov, ktoré sa môžu striedať dvoma spôsobmi:

- Doprava. V tomto prípade je každé bičíkovo „pádlo“ iným smerom, čo spôsobuje, že sa baktérie prevrátia.

- Smerom doľava. V tomto prípade sú bičíky zarovnané iba v jednom smere, čo spôsobuje, že baktérie plávajú v priamej línii.

Všeobecne je pohyb baktérie výsledkom striedania týchto dvoch fáz rotácie. Chemotaxia sa zameriava na baktérie reguláciou frekvencie a trvania každej z nich.

Táto modulácia smeru pohybu je výsledkom veľmi presných zmien v smere otáčania bičíka. Mechanickou podstatou bakteriálnej chemotaxie je preto riadenie smeru bičíkovej rotácie.

Neutrofilová chemotaxia

Neutrofily sú typom buniek imunitného systému, ktoré sú nevyhnutné pri obrane proti infekciám. V tele migrujú neutrofily na miesta, kde je infekcia alebo poškodenie tkaniva.

Migrácia týchto buniek je sprostredkovaná chemotaxiou, ktorá pôsobí ako atraktívna sila na určovanie smeru, ktorým sa neutrofily pohybujú. Tento proces je aktivovaný uvoľňovaním špecializovaných proteínov imunitného systému nazývaných interleukíny v miestach, kde dochádza k poškodeniu tkaniva.

Z mnohých neutrofilov, ktoré cirkulujú mimo kostnej drene, je polovica v tkanivách a polovica v krvných cievach. Z tých, ktoré sa nachádzajú v krvných cievach, je polovica v hlavnom prúde krvi, ktorá rýchlo cirkuluje v tele.

Zvyšok krvných neutrofilov sa pohybuje pomaly, s charakteristickým amoeboidným pohybom, pozdĺž vnútorných stien krvných ciev. Po prijatí chemotaktického signálu neutrofily rýchlo vstupujú do tkanív, aby vykonávali svoju obrannú funkciu.

Proteínový účinok

Chemotaxia v neutrofiloch je sprostredkovaná proteínmi vloženými do plazmatickej membrány, ktoré fungujú ako receptory pre určité molekuly imunitného systému. Väzba receptorov na cieľové molekuly spôsobuje, že neutrofily migrujú na miesta infekcie.

Počas chemotaxie sa bunky pohybujú v reakcii na chemické signály. Pôsobenie neutrofilov je iba jedným z príkladov toho, ako telo používa chemotaxiu na reakciu na infekciu.

Chemotaxia a zápal

Počas zápalu biele krvinky (leukocyty) priľnú k bunkám vo vnútri krvných ciev, odkiaľ migrujú cez vrstvu endotelových buniek a pohybujú sa medzi tkanivami k zdroju zápalu, kde budú vykonávať svoju funkciu obrana hostiteľa.

Chemotaxia leukocytov sa považuje za nevyhnutnú pre migráciu z krvi do tkanív, kde je zápal. Táto zápalová reakcia je spôsobená infekčným činidlom alebo látkou spôsobujúcou alergiu.

Zápal zvyšuje prietok krvi a priepustnosť krvných ciev, čo spôsobuje, že bunky a proteíny unikajú z krvi do tkanív. Vďaka tejto reakcii sú neutrofily prvými, ktoré reagujú na zápal (okrem buniek už v tkanivách, ako sú makrofágy a žírne bunky).

Chemotaxia a fagocytóza

Počas infekcie priťahujú chemické signály fagocyty na miesta, kde patogén vnikol do tela. Tieto chemikálie môžu pochádzať z baktérií alebo iných už prítomných fagocytov. Fagocyty sú stimulované týmito chemicky atraktívnymi molekulami a pohybujú sa chemotaxiou.

Fagocyty sú triedou buniek, ktoré zahŕňajú makrofágy, neutrofily a eozinofily, ktoré sú schopné prehltnúť (pohltiť) a zničiť mikroorganizmy zodpovedné za vyvolanie zápalovej odpovede.

Neutrofily sa ako prvé akumulujú okolo napadajúcich agensov a iniciujú proces fagocytózy. Potom lokálne makrofágy - tiež nazývané profesionálne fagocyty - a zvyšok fagocytov z krvi migrujú do tkaniva a iniciujú fagocytózu.

Faktory, ktoré rušia

Dôležité je, že niektoré druhy baktérií a ich produktov môžu interferovať s procesom chemotaxie, čo inhibuje schopnosť fagocytov cestovať do miesta infekcie.

Napríklad streptokokový streptolyzín potláča neutrofilnú chemotaxiu, dokonca aj pri veľmi nízkych koncentráciách. Je tiež známe, že bunky Mycobacterium tuberculosis inhibujú migráciu leukocytov.

Chemotaxia v imunológii

Chemotaxia je základným procesom imunitného systému, pretože koordinuje smer pohybu buniek dôležitých pri obrane organizmu. Vďaka tomuto mechanizmu môžu neutrofily ísť na miesta, kde je infekcia alebo zranenie.

Spolu so zápalovou reakciou je chemotaxia nevyhnutná pre migráciu ďalších fagocytov, ktoré sú potrebné na odstránenie toxínov, patogénov a bunkových zvyškov. Toto je súčasť vrodenej imunitnej obrany.

Referencie

1. Adler, J. (1975). Chemotaxia u baktérií. Ročný prehľad biochémie, 44 (1), 341–356.
2. Becker, E. (1983). Chemotaktické faktory zápalu, (máj), 223–225.
3. Delves, P.; Martin, S.; Burton, D.; Roit, I. (2006). Roitt's Essential Immunology (11. vydanie). Malden, MA: Blackwell Publishing.
4. Heinrich, V., & Lee, C.-Y. (2011). Rozmazaná čiara medzi chemotaktickou honičkou a fagocytárnou spotrebou: imunofyzikálna perspektíva jednotlivých buniek. Journal of Cell Science, 124 (18), 3041 - 3051.
5. Murphy, K. (2011). Janewayova imunobiológia (8. vydanie). Garland Science.
6. Nuzzi, PA, Lokuta, MA a Huttenlocher, A. (2007). Analýza chemotaxie neutrofilov. Methods in Molecular Biology, 370, 23–36.
7. Rot, A. (1992). Úloha chemotaxie leukocytov pri zápale. Biochemistry of zápal, 271-304.
8. Yang, K., Wu, J., Zhu, L., Liu, Y., Zhang, M., & Lin, F. (2017). Metóda „všetko na čipe“ pre rýchlu analýzu neutrofilovej chemotaxie priamo z kvapky krvi. Kanadské ústavy pre výskum zdravia.