Fagosytoosi on yksi ihmiskehon perustavimmista ja samalla tehokkaimmista puolustusmekanismeista. Fagosytoosiprosessin asianmukainen toiminta on olennainen osa asianmukaista immuunivastetta. Selvitä, mitä fagosytoosi tarkalleen ottaen tarkoittaa, miten fagosytoosi toimii, miksi fagosytoosia tarvitaan ja mitä vaikutuksia fagosytoosihäiriöillä voi olla?
Fagosytoosi on patogeenien, kuolleiden solujen fragmenttien ja pienten hiukkasten nauttiminen erikoistuneista soluista, joita kutsutaan fagosyyteiksi. Fagosytoosia voidaan verrata "puhdistamiseen" solutasolla - se antaa solujen päästä eroon tarpeettomista tai vaarallisista elementeistä.
Sisällysluettelo:
- Mikä on fagosytoosi?
- Fagosytoosin rooli kehossa
- Millä soluilla on kyky fagosytoida?
- Fagosytoosi - tyypit
- spontaani fagosytoosi (ns. natiivi)
- helpottanut fagosytoosia
- Fagosytoosi - vaiheet
- Fagosytoosi - ja mitä seuraavaksi?
- Tapoja välttää fagosytoosi mikro-organismeilla
- Fagosytoosihäiriöt
- Krooninen granulomatoottinen sairaus
- Chediak-Higashin oireyhtymä
Mikä on fagosytoosi?
Fagosytoosi on biologinen prosessi, jossa solu absorboi vieraita hiukkasia. Fagosytoosi-ilmiö on yleinen monissa elävissä organismeissa - alkeellisimmat organismit (esim. Alkueläimet) käyttävät fagosytoosia keinona ottaa ruokaa ulkoisesta ympäristöstä.
Ihmisillä kykyä fagosytoosiin käyttävät ensisijaisesti immuunijärjestelmän solut.
Fagosytoosi kuuluu luontaisen tai epäspesifisen immuniteetin mekanismeihin. Fagosytoosiprosessi on siten yksi kehomme ensimmäisistä ja peruspuolustuslinjoista. Immuunijärjestelmässä olevan roolin lisäksi fagosytoosilla on suuri merkitys kudosten homeostaasin (tai tasapainon) ylläpitämisessä.
Fagosytoosi mahdollistaa kehon oman ruumiin kuolleiden ja vaurioituneiden solujen poistamisen, mikä puolestaan mahdollistaa kaikkien kudosten tehokkaan uudistumisen ja jälleenrakentamisen.
Fagosytoosi on eräänlainen endosytoosi, ts. Molekyylien siirtyminen ulkoisesta ympäristöstä solun sisäpuolelle. Fagosytoosissa kiinteät hiukkaset imeytyvät: fagosyyttinen solu ympäröi ne ensin fragmentilla omaa solukalvoaan ja vetää sen sitten sisään. Tämä luo rakkulan, joka sisältää absorboituneen hiukkasen, jota kutsutaan fagosomiksi.
Fagosomipitoisuus hajotetaan sitten erilaisilla kemikaaleilla ja entsyymeillä. Koko prosessi muistuttaa hiukkasen "syömistä" solun kautta, mikä heijastuu myös termiin fagosytoosi.
Nimi tulee kreikan phagein, eli "syödä, syödä".
Fagosytoosi tapahtuu kehossamme koko ajan - miljardit fagosyytit "syövät" jatkuvasti vaarallisia mikro-organismeja, kuolleiden solujen fragmentteja tai tarpeettomia hiukkasia. Se on yleinen prosessi, vaikkakin äärimmäisen monimutkainen.
Kohteen oikea tunnistaminen fagosyyttisoluilta ja asianmukainen vuorovaikutus fagosyytin ja "hyökkäyksen" kohteen välillä vaatii useiden proteiinien, signalointimolekyylien, vasta-aineiden ja auttajasolujen jatkuvaa yhteistyötä.
Fagosytoosin rooli kehossa
Ei ole vaikea arvata, että fagosytoosiprosessin perussovellus on kehomme puolustaminen taudinaiheuttajia vastaan. Tartuntataudin tunkeutuminen kehoon käynnistää signaalien kaskadin fagosyyttisten solujen "kutsumiseksi" infektiokohtaan.
Akuutti tulehdus alkaa, jonka tehtävänä on neutraloida taudinaiheuttaja. Fagosyytit virtaavat leesioon veren mukana, mikä on yksi primaarisen immuunivasteen tärkeimmistä mekanismeista. Tulehduskohdassa fagosyytit "syövät" sekä taudinaiheuttajia että niiden vaurioittamia soluja.
Infektion aikana olemme tekemisissä toisen erittäin tärkeän fagosytoosityypin kanssa. Se on ns. Eferosytoosi.
Eferosytoosiprosessi käsittää kuolevien solujen nielemisen tulehduksen vähentyessä. Kun fagosyytit ovat täyttäneet tehtävänsä ja eliminoineet taudinaiheuttajat, niistä tulee tarpeettomia.
Sitten he kuolevat luonnollisesti, mitä seuraa eferosytoosi tai "siivoaminen taistelukentällä". Tämän tyyppinen fagosytoosi vähentää tulehdusta ja antaa kehon palata infektiota edeltävään tilaansa.
Tässä vaiheessa on syytä korostaa, että solujen kuolema kehossamme on jatkuva prosessi, ei pelkästään tartunnan seurauksena. Jokaisella solulla on tietty elinikä, jonka jälkeen se kuolee ja korvataan uudella. Ohjelmoitua solukuolemaa kutsutaan apoptoosiksi.
Apoptoosi on luonnollinen ilmiö, jonka avulla kudoksemme voivat uusiutua jatkuvasti. Jotta kuolevat solut voidaan korvata uusilla vastaavilla, ne on ensin puhdistettava. Kuten voit helposti arvata, tämä on myös fagosyyttien tehtävä.
Apoptoottiset (kuolevat) solut lähettävät solukalvojensa pinnalle erityisiä signaaleja, jotka mahdollistavat niiden tunnistamisen ja neutraloinnin fagosyyttien avulla.
Tässä tapauksessa fagosytoosi tapahtuu ilman tulehdusta. Joten näemme, että fagosytoosi ei ole vain menetelmä puolustautumiseksi vieraita mikro-organismeja vastaan, vaan myös prosessi, joka mahdollistaa kaikkien kudosten kehittämisen, uudistamisen ja uudistamisen.
Millä soluilla on kyky fagosytoida?
Soluja, jotka pystyvät suorittamaan fagosytoosia, kutsutaan fagosyyteiksi. Fagosytoosin tehokkuudesta ja vaikuttavuudesta riippuen erotellaan ns ammattimaiset ja ei-ammattimaiset fagosyytit.
Ei-ammattimaiset fagosyytit käsittelevät fagosytoosia "satunnaisesti" - tämä prosessi ei ole heidän päätehtävänsä. Joskus näiden solujen läheisyydessä on kuitenkin kuolleiden solujen hiukkasia / fragmentteja, jotka vaativat puhdistusta.
Sitten ne osoittavat tietyn fagosyyttisen aktiivisuuden, vaikka ammattimaisiin fagosyytteihin verrattuna se on merkittävästi rajoitettu ja vähemmän tehokas. Monet solutyypit luokitellaan ei-ammattimaisiksi fagosyytteiksi, mukaan lukien. epiteelisolut, jotkut sidekudossolut sekä verisuonten endoteeli.
Ammattimaiset fagosyytit ovat tärkeimmät solut, jotka ovat vastuussa fagosytoosista kehossamme. Niistä erotellaan pääasiassa neutrofiilit, monosyytit ja makrofagit. Nämä solut kuuluvat leukosyyttien tai valkosolujen perheeseen, jotka suorittavat pääasiassa immuunitoimintoja. Kaikki kolme ammattityyppistä fagosyyttityyppiä ovat erikoistuneet fagosytoosiin, vaikka kukin johtaa sitä hieman eri tavalla.
Neutrofiilit ovat tärkeimmät akuutin tulehduksen kehittymisestä vastaavat solut. Normaaleissa olosuhteissa neutrofiilit kiertävät veren mukana koko kehossa. Kun infektio alkaa, nämä solut ryhmittyvät välittömästi taudin fokusointiin. Neutrofiilivälitteinen fagosytoosi on nopea ja voimakas: näillä soluilla on laaja valikoima tapoja inaktivoida imeytyneet patogeenit.
Monosyytit, kuten neutrofiilit, kiertävät verenkierrossa, mutta ne voivat kuitenkin poistua verenkierrosta ja asuttaa erilaisia kudoksia. Kypsät monosyytit muuttuvat sitten kudosmakrofageiksi. Makrofagivälitteinen fagosytoosi on vähemmän nopea ja paljon hitaampi. Makrofagit ovat tärkein solupooli, joka löytyy kroonisesta tulehduksesta.
Fagosytoosi - tyypit
Fagosytoosi on monimutkainen prosessi, joka riippuu fagosyyttisen solun tyypistä, fagosytoosin kohteena olevasta kohteesta ja monista välimolekyyleistä. Fagosytoosireittejä on kaksi:
- spontaani fagosytoosi (ns. natiivi)
Se on suhteellisen hitaasti esiintyvä fagosytoosi, joka on harvoin mukana antimikrobisessa vasteessa. Spontaanin fagosytoosin tehtävänä on poistaa kuolleet solut ja "puhdistaa" tarpeettomat elementit kudoksissa. Spontaanin fagosytoosin aloittamiseksi on tarpeen stimuloida ns "puhdistusaine-reseptorit" ovat pääasiassa makrofageissa. Tämäntyyppinen fagosytoosi on luonteeltaan anti-inflammatorinen.
- helpottanut fagosytoosia
Helpotettu fagosytoosi on paljon nopeampi ja tehokkaampi kuin spontaani fagosytoosi. Tämän ansiosta se on erittäin tehokas patogeenien tuhoamisessa. Jotta fagosytoosiprosessi tapahtuisi niin intensiivisesti, on tarpeen - kuten nimestä voi päätellä - jotkut tilat.
Kuinka fagosyytit voivat helpottaa niiden toimintaa? Yksi yleisimmistä menetelmistä on "merkitä" esineitä, jotka tulisi hävittää. Tätä prosessia kutsutaan opsonisaatioksi.
Opsonisaation ydin on tiettyjen molekyylien kiinnittyminen mikro-organismin pintaan. Ruokasolut kohdistavat ja tuhoavat tämän "merkittävän" taudinaiheuttajan nopeasti. Molekyylejä, jotka mahdollistavat opsonisaation, kutsutaan opsoniiniksi. Nämä ovat pääasiassa vasta-aineita ja ns. Komponentteja komplementtijärjestelmä.
Opsoniinit tunnistavat taudinaiheuttajat tehokkaasti, merkitsevät ne ja helpottavat siten merkittävästi fagosytoosiprosessin kulkua.
Fagosytoosi - vaiheet
Tiedämme jo, mitkä solut, milloin ja miksi käsittelevät fagosytoosia. Joten yritetään seurata tarkasti tätä prosessia:
1. Fagosyyttien aktivointi ja virtaus infektiokohtaan
Mikro-organismin tunkeutuminen elimistöön stimuloi immuunijärjestelmää välittömästi. Tartunnan portissa olevat solut alkavat lähettää signaalin olemassa olevasta uhasta.
Messenger-molekyylit (pääasiassa niin kutsutut tulehdusta edistävät sytokiinit) leviävät koko verenkiertoon. Tällä tavalla fagosyytit "oppivat", että ne ovat saaneet tartunnan ja aktivoituneet.
Aktivoidut fagosyytit saavuttavat veren infektiokohdan. Fagosyyttien tehokas virtaus oikeaan paikkaan on mahdollista ns kemotaksis. Se on solujen suunnattu liike kemiallisten signaalien vaikutuksesta.
Aktiivisilla fagosyyteillä on myös kyky kulkeutua verisuonten seinämien läpi, mikä luo tulehduksellisen tunkeutumisen infektiokohtaan.
2. Taudinaiheuttajan tunnistaminen
Kun fagosyytit pääsevät infektiokohtaan, ne alkavat tunnistaa taudinaiheuttajat. Tätä prosessia helpottavat usein muut molekyylit (katso kohta 4 helpotetusta fagosytoosista). Jokaisella fagosyytillä on solukalvonsa pinnalla ns reseptorit eli proteiinit, jotka mahdollistavat erilaisten molekyylien tunnistamisen.
Kun mikro-organismien tunnistamisesta vastuussa olevia reseptoreita stimuloidaan, fagosytoosi sitoutuu tiiviisti hyökkäyksensä kohteeseen.
3. Taudinaiheuttajan imeytyminen
Patogeeniin "jumissa" oleva fagosyytti aloittaa sen imeytymisen. Fagosyyttisolukalvo alkaa ympäröi taudinaiheuttajaa "kiipeämällä" sen reunoille. Tämä luo vesikkelin, joka sisältää mikro-organismin. Tämä vesikkeli, jota kutsutaan fagosomiksi, on nyt fagosyyttisen solun sisällä. Mikro-organismin muuttamiseksi täysin vaarattomaksi, on tarpeen tuhota fagosomin sisältö.
Fagosomipitoisuuden pilkkominen
Fagosomin sisällön pilkkomiseen on tarpeen toimittaa ruoansulatusentsyymejä sen sisällä. Tällaisia entsyymejä varastoidaan erityisissä vesikkeleissä, joita kutsutaan lysosomeiksi.
Fagosytoosin viimeinen vaihe edellyttää siis lysosomien ja fagosomien sisällön yhdistämistä - näin kutsutaan ns. fagolysosomi.
Lysosomien entsyymit voivat hajottaa monimutkaisimmat kemikaalit tuhoamalla mikro-organismin. Patogeenin poistamista ruoansulatusentsyymien avulla kutsutaan hapesta riippumattomaksi.
Kuten voit arvata, on myös hapesta riippuvainen eliminaatio. Se on paljon nopeampi ja tehokkaampi, mutta vain jotkut fagosyytit pystyvät siihen. Hapesta riippuvainen eliminaatio tapahtuu vain soluissa, jotka kykenevät tuottamaan ns "happiräjähdys".
Happiräjähdys on erittäin reaktiivisten happilajien (esim. Vetyperoksidin) äkillinen vapautuminen, jolla on voimakas antimikrobinen vaikutus. Happiräjähdys alkaa sarjan kemiallisia reaktioita, jotka johtavat patogeenien nopeaan eliminointiin. Mikrobien happiriippuvainen tuhoutuminen on tyypillistä neutrofiileille.
Fagosytoosi - ja mitä seuraavaksi?
Fagosytoosiprosessi päättyy solun sisällä olevan fagosomipitoisuuden pilkkomiseen. Mitä tapahtuu tuhottujen hiukkasten roskien vieressä? Fagosyyttinen solu pääsee eroon suurimmasta osasta tarpeettomia tuotteita yksinkertaisesti "heittämällä" ne ulos. Osa pilkkomisen jälkeen jäljelle jääneestä materiaalista voi kuitenkin olla erittäin hyödyllistä.
Joillakin fagosyyteillä on myös muita rooleja immuunijärjestelmässä. Hyvä esimerkki ovat makrofagit, jotka fagosytoosin lisäksi käsittelevät myös ns antigeenien esittely. Antigeeniesitys perustuu tuhottujen mikro-organismien muiden immuunisolujen fragmenttien esittämiseen.
Patogeenin fagosytoosin päättymisen jälkeen makrofagi paljastaa osan fagosyyttisestä materiaalista sen pinnalle ja "matkustaa" sen mukana koko kehossa.
Jokainen kohtaama immuunijärjestelmän solu "oppii" tunnistamaan tietyn patogeenin. Tämä ilmiö on erittäin tärkeä tehokkaiden antimikrobisen puolustuksen mekanismien rakentamisessa.
On myös syytä tietää, että fagosytoosiprosessi ei aina pääty mikro-organismin lopulliseen tuhoutumiseen. On patogeenejä, jotka voivat selviytyä fagosomien sisällä erityisesti kehitettyjen puolustusmekanismien ansiosta. Hyvä esimerkki on tuberkuloosibasillit, jotka voivat selviytyä makrofageissa monien vuosien ajan.
Tapoja välttää fagosytoosi mikro-organismeilla
Fagosytoosi keinona poistaa "biologiset vastustajat" on hyvin vanha mekanismi. Tästä syystä jotkut mikro-organismit ovat onnistuneet kehittämään tapoja välttää tai selviytyä fagosytoosista. Tässä on heidän esimerkkejä:
- tappamalla fagosyytit
Helpoin tapa välttää fagosytoosi näyttää olevan neutraloida solu, joka aiheuttaa sen. Joillakin mikro-organismeilla on kyky tuottaa aineita, jotka vahingoittavat peruuttamattomasti fagosyyttejä. Esimerkki tällaisesta taudinaiheuttajasta on staphylococcus aureus (latinankielinen. Staphylococcus aureus), joka tuottaa toksiineja, jotka tuhoamalla fagosyyttien solukalvot aiheuttavat niiden kuoleman.
- tulehdusvasteen sammuminen
Tulehdus infektion portissa helpottaa infektiosignaalin välittämistä. Sen ansiosta fagosyyttien aktivointi ja saapuminen oikeaan paikkaan on mahdollista. On taudinaiheuttajia, jotka voivat peittää itsensä siten, että isännän immuunijärjestelmä ei tunnista niitä ja välttävät tulehduksia.
- välttämällä opsonisaatiota
Opsonisaatio tai patogeenien erityinen "leimaaminen" on yksi tehokkaimmista tavoista fagosytoosin helpottamiseksi. Ei ihme, että mikrobit yrittävät välttää sitä. Jotkut stafylokokikannat voivat tuhota opsoniinit tai piilottaa ne pinnalleen.
- fagosyyttien tunnistamisen välttäminen
Fagosytoosin alkamiseksi on tarpeen tunnistaa fagosyytin tietyn mikro-organismin haitallisuus. Tietyt taudinaiheuttajat, kuten spirokeetit Treponema pallidum syfilis-aiheuttaja voi kiinnittyä pinta-antigeeneihinsä samankaltaisesti kuin isäntäsolut. Immuunijärjestelmä tunnistaa ne sitten omiksi, mikä sallii taudinaiheuttajien välttää fagosytoosia.
- fagosomien tuotannon tukkeutuminen
Yksi fagosytoosin keskeisistä vaiheista ympäröi hyökkäyksen kohteena olevaa mikro-organismia rakkulalla, joka sitten imeytyy soluun. Luonnossa on kuitenkin monia tapoja välttää se. Jotkut mikrobit tuottavat aineita, jotka hajottavat fagosomiseinän. Sinisen öljyn sauva käyttää erilaista mekanismia (Pseudomonas aeruginosa). Tämä bakteeri tuottaa itselleen liukkaan päällysteen (biofilmin), joka estää kuplan muodostumisen.
- eloonjääminen fagosyytin sisällä
Fagolysosomista tulee patogeenien lopullinen elinympäristö fagosytoosin aikana. Sen ympäristö on erittäin vihamielinen; se on täynnä entsyymejä ja tappavia aineita. Mikro-organismit voivat kuitenkin kehittää mekanismeja, jotka antavat heille mahdollisuuden selviytyä jopa niin vaikeissa olosuhteissa. Yksi esimerkki on tuberkuloosi (Mycobacterium tuberculosis). Tämä bakteeri on kehittänyt erityisen solukalvon, jolla on erittäin korkea lipidipitoisuus, johon tavalliset ruoansulatusentsyymit eivät vaikuta.
- paeta fagosomista
Niin uskomattomalta kuin kuulostaakin paeta fagosomista, on todellakin mikrobeja, jotka ovat kehittäneet niin älykkään puolustusmekanismin. Listeria monocytogenes tuottaa aineita, jotka voivat tuhota fagosomiseinän. Lisäksi tämä taudinaiheuttaja voi paeta fagosomista ja lisääntyä fagosyytin sisällä ja päästä ulos myös rajojensa ulkopuolelle.
Fagosytoosihäiriöt
Oikein kulkeva fagosytoosiprosessi on perustavanlaatuinen immuunijärjestelmän tehokkaalle toiminnalle. Häiriöt tietyissä fagosytoosivaiheissa ovat immuunipuutossairauksien taustalla. Esimerkkejä tällaisista olosuhteista ovat:
- Krooninen granulomatoottinen sairaus
Kroonisen granulomatoottisen taudin syy on fagosytoosihäiriö happipurkauksen muodostumisvaiheessa. Asianmukaisen entsyymin (ns. NADPH-oksidaasin) puute estää reaktiivisten happilajien muodostumisen, mikä puolestaan ei salli mikro-organismien nopeaa ja tehokasta eliminointia.
Entsyymivaurio on geneettinen, joten taudin syy-hoitoa ei vielä ole. Krooninen granulomatoottinen sairaus aiheuttaa usein infektioita ja paiseiden ja granuloomien muodostumisen tehoton solunsisäinen patogeenien eliminointijärjestelmä.
Lue myös: Wegenerin granulomatoosi: syyt, oireet ja hoito
- Chediak-Higashin oireyhtymä
Chediak-Higashi-oireyhtymässä fagosytoosissa on vika fagosomi-lysosomiliitännän vaiheessa. Yhden proteiinin geneettinen mutaatio estää ruoansulatuskanavan entsyymien siirtymisen patogeenin sisältävään rakkulaan, mikä estää sen eliminaation.
Merkittävän immuniteetin heikentymisen lisäksi albiinisuus ja hermoston häiriöt ovat tyypillisiä myös Chediak-Higashin oireyhtymälle.
Bibliografia:
- "Fagosytoosi: perustavanlaatuinen prosessi immuniteetissa" C.Rosales, E.Uribe-Querol, Biomed Res Int. 2017
- "Fagosytoosin hallinta mikrobipatogeenien avulla", kirjoittanut C. Rosales, E. Uribe-Querol Front Immunol. 2017
- "Immunologia" K.Bryniarski, Edra Urban & Partner Wrocław 2017, 1. painos
- "Fagosytoosi: immunobiologinen prosessi", S.Gordon, Immunity, Review, Volume 44, issue 3, P463-475, 15. maaliskuuta 2016
Lue lisää tämän kirjoittajan artikkeleita
