Fagocitoza je jedan od najosnovnijih i, ujedno, najučinkovitiji obrambeni mehanizam ljudskog tijela. Pravilno funkcioniranje procesa fagocitoze bitna je komponenta pravilnog imunološkog odgovora. Saznajte što je točno fagocitoza, kako fagocitoza funkcionira, zašto je potrebna fagocitoza i kakve posljedice mogu imati poremećaji fagocitoze?

Fagocitozaje gutanje patogena, fragmenata mrtvih stanica i sitnih čestica od strane specijaliziranih stanica zvanih fagociti. Fagocitoza se može usporediti s "čišćenjem" na staničnoj razini - omogućuje stanicama da se riješe nepotrebnih ili opasnih elemenata.

Sadržaj:

  1. Što je fagocitoza?
  2. Uloga fagocitoze u tijelu
  3. Koje stanice su sposobne za fagocitozu?
  4. Fagocitoza - vrste
    • spontana (nativna) fagocitoza
    • olakšana fagocitoza
  5. Fagocitoza - faze
  6. Fagocitoza - i što dalje?
  7. Načini izbjegavanja fagocitoze mikroorganizama
  8. Poremećaji fagocitoze
    • kronična granulomatozna bolest
    • Chediak tim - Higashi

Što je fagocitoza?

Fagocitoza je biološki proces u kojem stanica apsorbira strane čestice. Fenomen fagocitoze je uobičajen u mnogim živim organizmima - oni najprimitivniji (npr. protozoe) koriste fagocitozu kao način uzimanja hrane iz vanjskog okruženja.

Kod ljudi sposobnost fagocitoze prvenstveno koriste stanice imunološkog sustava.

Fagocitoza spada u mehanizme urođene, tj. nespecifične imunosti. Proces fagocitoze je stoga jedna od prvih i osnovnih obrambenih linija našeg tijela. Uz svoju ulogu u imunološkom sustavu, fagocitoza je od velike važnosti za održavanje homeostaze (ili ravnoteže) tkiva.

Fagocitoza omogućuje uklanjanje mrtvih i oštećenih stanica vlastitog tijela, što zauzvrat omogućuje učinkovitu regeneraciju i rekonstrukciju svih tkiva.

Fagocitoza je jedna od vrsta endocitoze, tj. prijenosa molekula iz vanjskog okruženjaunutar ćelije. U fagocitozi se apsorbiraju čvrste čestice: fagocitna stanica ih prvo okružuje fragmentom vlastite stanične membrane, a zatim ga uvlači unutra. To stvara vezikulu koja sadrži apsorbiranu česticu, nazvanu fagosom.

Sadržaj fagosoma se zatim probavlja raznim kemikalijama i enzimima. Cijeli proces nalikuje "jedenju" čestice od strane stanice, što se također odražava u terminu fagocitoza.

Ime dolazi od grčkog phagein što znači "jesti, prožderati".

Fagocitoza se u našem tijelu odvija neprestano - milijarde fagocita neprestano "jedu" opasne mikroorganizme, fragmente mrtvih stanica ili nepotrebne čestice. To je uobičajen, iako izuzetno kompliciran proces.

Ispravno prepoznavanje cilja od strane fagocitne stanice i ispravna interakcija između fagocita i mete "napada" zahtijeva kontinuiranu suradnju različitih proteina, signalnih molekula, antitijela i pomoćnih stanica.

Uloga fagocitoze u tijelu

Nije teško pogoditi da je osnovna primjena procesa fagocitoze obrana našeg tijela od patogena. Prodor infektivnog agensa u tijelo pokreće kaskadu signala za "poziv" fagocitnih stanica na mjesto infekcije.

Počinje akutna upala čija je uloga neutralizirati patogen. Fagociti dotječu do lezije s krvlju, čineći jedan od najvažnijih mehanizama primarnog imunološkog odgovora. Na mjestu upale, fagociti "jedu" i patogene i oštećene stanice.

U tijeku infekcije imamo posla s drugom, vrlo važnom vrstom fagocitoze. To je takozvana eferocitoza.

Proces eferocitoze uključuje gutanje umirućih stanica kako se upala smiri. Nakon što fagociti ispune svoju funkciju i eliminiraju patogene, postaju nepotrebni.

Tada umiru prirodno, nakon čega slijedi eferocitoza, što znači "čišćenje bojnog polja". Ova vrsta fagocitoze smanjuje upalu i omogućuje tijelu da se vrati u stanje u kojem je bilo prije infekcije.

U ovom trenutku vrijedi naglasiti da je umiranje stanica u našem tijelu kontinuiran proces, ne samo kao posljedica infekcije. Svaka stanica ima određeni životni vijek, nakon čega umire i zamjenjuje se novom. Proces programirane stanične smrti naziva se apoptoza.

Apoptoza je prirodni fenomen koji omogućuje našim tkivima da se stalno obnavljaju. Te stanice koje umirumogu zamijeniti svojim novim kolegama, prvo ih je potrebno očistiti. Kao što možete lako pogoditi, ovo je također zadatak fagocita.

Apoptotične (umiruće) stanice emitiraju posebne signale na površini svojih staničnih membrana, omogućujući im da ih fagociti prepoznaju i neutraliziraju.

U ovom slučaju, fagocitoza se događa bez upale. Dakle, vidimo da fagocitoza nije samo metoda obrane od stranih mikroorganizama, već i proces koji omogućuje razvoj, remodeliranje i obnovu svih tkiva.

Koje stanice su sposobne za fagocitozu?

Stanice sposobne za fagocitozu nazivaju se fagociti. Ovisno o učinkovitosti i djelotvornosti fagocitoze razlikujemo tzv profesionalni i neprofesionalni fagociti.

Neprofesionalni fagociti se bave fagocitozom "redovno" - taj proces nije njihov glavni zadatak. Ponekad, međutim, postoje čestice / fragmenti mrtvih stanica u blizini tih stanica koje zahtijevaju čišćenje.

Tada pokazuju određenu fagocitnu aktivnost, iako je u usporedbi s profesionalnim fagocitima značajno ograničena i manje učinkovita. Mnoge vrste stanica klasificirane su kao neprofesionalni fagociti, uklj. epitelne stanice, neke stanice vezivnog tkiva, a također i vaskularni endotel.

Profesionalni fagociti su glavne stanice odgovorne za fagocitozu u našem tijelu. Među njima razlikujemo uglavnom neutrofile, monocite i makrofage. Ove stanice pripadaju obitelji leukocita, odnosno bijelih krvnih stanica, koje uglavnom obavljaju imunološke funkcije. Sve tri vrste profesionalnih fagocita specijalizirane su za fagocitozu, iako je svaka provodi malo drugačije.

Neutrofili su glavne stanice odgovorne za stvaranje akutne upale. Normalno, neutrofili cirkuliraju s krvlju po cijelom tijelu. Kada započne infekcija, te se stanice odmah skupljaju u žarištu bolesti. Fagocitoza posredovana neutrofilima je brza i intenzivna: ove stanice imaju širok raspon načina da inaktiviraju apsorbirane patogene.

Monociti, poput neutrofila, cirkuliraju u krvotoku, ali mogu napustiti krvotok i kolonizirati različita tkiva. Zreli monociti se zatim transformiraju u tkivne makrofage. Fagocitoza posredovana makrofagom je manje brza i mnogo sporija. Makrofagi su glavni skup stanica koje se nalaze na mjestima kronične upale.

Fagocitoza - vrste

Fagocitoza je kompliciran proces koji ovisi otip fagocitne stanice, fagocitni objekt i mnoge posredničke molekule. Postoje dva osnovna puta fagocitoze:

  • spontana (nativna) fagocitoza

Ovo je relativno spora fagocitoza koja je rijetko uključena u antimikrobni odgovor. Uloga spontane fagocitoze je uklanjanje mrtvih stanica i "čišćenje" nepotrebnih elemenata unutar tkiva. Da bi se pokrenula spontana fagocitoza, potrebno je stimulirati tzv "receptori za čišćenje" primarno prisutni na makrofagima. Ova vrsta fagocitoze je protuupalne prirode.

  • olakšana fagocitoza

Olakšana fagocitoza je mnogo brža i učinkovitija od spontane fagocitoze. Zahvaljujući tome, vrlo je učinkovit u uništavanju patogena. Da bi se proces fagocitoze odvijao tako intenzivno, nužni su - kao što ime govori - neki objekti.

Kako fagociti mogu olakšati njihovu aktivnost? Jedna od najčešćih metoda je posebno "obilježavanje" predmeta koje treba zbrinuti. Taj se proces naziva opsonizacija.

Bit opsonizacije je vezanje određenih molekula na površinu mikroorganizma. Stanice hrane brzo gađaju i uništavaju ovaj "obilježeni" patogen. Molekule koje omogućuju opsonizaciju nazivaju se opsonini. To su uglavnom antitijela i komponente tzv sustav komplementa.

Opsonini učinkovito prepoznaju patogene, obilježavaju ih i tako značajno olakšavaju tijek procesa fagocitoze.

Fagocitoza - faze

Već znamo koje se stanice, kada i zašto, bave fagocitozom. Stoga pokušajmo pomno pratiti tijek ovog procesa:1. Aktivacija i dotok fagocita na mjesto infekcijeProdiranje mikroorganizma u tijelo uzrokuje trenutnu stimulaciju imunološkog sustava. Stanice na vratima infekcije počinju slati signal o postojećoj prijetnji.

Molekule glasnika (uglavnom takozvani pro-upalni citokini) šire se kroz krvotok. Na taj način fagociti "saznaju" da su se zarazili i aktiviraju se.

Aktivirani fagociti krvlju dolaze do mjesta infekcije. Učinkovit priljev fagocita na ispravno mjesto moguć je zahvaljujući tzv kemotaksija. To je proces usmjerenog kretanja stanica pod utjecajem kemijskih signala.

Aktivni fagociti također imaju sposobnost prolaska kroz zidove krvnih žila, stvarajući upalni infiltrat na mjestuinfekcije.

2. Dijagnoza patogena

Kada fagociti stignu do mjesta infekcije, počinju prepoznavati patogene. Ovaj proces često olakšavaju druge molekule (vidi dio 4 za olakšanu fagocitozu). Svaki fagocit ima na površini svoje stanične membrane tzv receptore, odnosno proteine ​​koji omogućuju prepoznavanje različitih molekula.

Kada se stimuliraju receptori odgovorni za prepoznavanje mikroorganizama, fagocit se usko veže za cilj svog napada.

3. Apsorpcija patogena

Fagocit "zalijepljen" za patogen započinje proces njegove apsorpcije. Stanična membrana fagocita počinje okruživati ​​patogena, "penjući se" na njegove rubove. Time se stvara vezikula koja sadrži mikroorganizam. Ova vezikula, nazvana fagosom, sada je unutar fagocitne stanice. Da bi se mikroorganizam potpuno neutralizirao, potrebno je uništiti sadržaj fagosoma.

Probava sadržaja fagosoma

Da bi se sadržaj fagosoma probavio, potrebno je u njegovu unutrašnjost dostaviti probavne enzime. Takvi su enzimi pohranjeni u posebnim vezikulama zvanim lizosomi.

Posljednja faza fagocitoze stoga zahtijeva kombiniranje sadržaja lizosoma sa sadržajem fagosoma – tako se stvara tzv. fagolizosom.

Enzimi u lizosomima mogu razgraditi većinu složenih kemikalija, što rezultira uništenjem mikroorganizma. Eliminacija uzročnika uz sudjelovanje probavnih enzima naziva se neovisna o kisiku.

Kao što možete lako pogoditi, postoji i eliminacija ovisna o kisiku. Mnogo je brži i učinkovitiji, ali to mogu učiniti samo neki fagociti. Eliminacija ovisna o kisiku događa se samo u stanicama sa sposobnošću generiranja tzv "eksplozija kisika".

Eksplozija kisika je iznenadno oslobađanje vrlo aktivnih vrsta kisika (npr. vodikov peroksid), koji ima snažan antimikrobni učinak. Eksplozija kisika započinje niz kemijskih reakcija koje dovode do brzog eliminacije patogena. Uništavanje mikroba ovisno o kisiku prvenstveno je karakteristično za neutrofile.

Fagocitoza - i što dalje?

Proces fagocitoze završava probavom fagosoma unutar stanice. Što se događa pored krhotina od uništenih čestica? Fagocitna stanica se rješava većine nepotrebnih produkata tako što ih jednostavno "izbacuje" van. Međutim, dio materijala koji ostane nakon probave može biti vrlo koristan.

Neki fagociti također igraju druge uloge u imunološkom sustavu. Dobar primjerpostoje makrofagi koji se uz fagocitozu bave i tzv prezentacija antigena. Prezentacija antigena temelji se na prikazivanju fragmenata uništenih mikroorganizama drugih imunoloških stanica.

Makrofag, nakon što je fagocitoza patogena završena, izlaže dio fagocitnog materijala na svojoj površini, a zatim s njim "putuje" po cijelom tijelu.

Svaka stanica imunološkog sustava na koju naiđe "uči" zahvaljujući tome kako prepoznati dani patogen. Ovaj fenomen je izuzetno važan u izgradnji učinkovitih mehanizama antimikrobne obrane.

Također je vrijedno znati da proces fagocitoze ne završava uvijek konačnim uništenjem mikroorganizma. Postoje patogeni koji mogu preživjeti unutar fagosoma zahvaljujući posebno razvijenim obrambenim mehanizmima. Dobar primjer su bacili tuberkuloze, koji mogu preživjeti unutar makrofaga dugi niz godina.

Načini izbjegavanja fagocitoze mikroorganizama

Fagocitoza kao način eliminacije "bioloških protivnika" vrlo je stari mehanizam. Zbog toga su neki mikroorganizmi uspjeli razviti načine kako izbjeći ili preživjeti fagocitozu. Evo njihovih primjera:

  • ubijanje fagocita

Čini se da je najlakši način za izbjegavanje fagocitoze neutralizirati stanicu koja je uzrokuje. Neki mikroorganizmi imaju sposobnost proizvodnje tvari koje nepovratno oštećuju fagocite. Primjer takvog patogena je staphylococcus aureus (latinskiStaphylococcus aureus ), koji proizvodi toksine koji uništavanjem stanične membrane fagocita uzrokuju njihovu smrt.

  • izumiranje upalnog odgovora

Upala na vratima infekcije olakšava prijenos signala infekcije. Zahvaljujući njemu moguća je aktivacija i dolazak fagocita na ispravno mjesto. Postoje patogeni koji se mogu maskirati na način da ih imunološki sustav domaćina ne prepozna i da izbjegnu izazivanje upale.

  • izbjegavanje opsonizacije

Opsonizacija, ili posebno "obilježavanje" patogena, jedan je od najučinkovitijih načina za olakšavanje fagocitoze. Nije ni čudo što mikrobi to pokušavaju izbjeći. Neki sojevi stafilokoka mogu uništiti opsonine ili ih sakriti na svojoj površini.

  • izbjegavanje prepoznavanja fagocita

Da bi proces fagocitoze započeo, potrebno je fagocitom prepoznati štetnost određenog mikroorganizma. Neki patogeni, kao što su spiroheteTreponema pallidumuzrokujuSifilis može na njihovu površinu vezati antigene slične stanicama domaćina. Imunološki ih sustav tada prepoznaje kao svoje, što omogućuje patogenima da izbjegnu fagocitozu.

  • blokada proizvodnje fagosoma

Jedna od ključnih faza fagocitoze je okruživanje napadnutog mikroorganizma vezikulom, koja se zatim apsorbira u stanicu. U prirodi, međutim, postoji mnogo načina da se to izbjegne. Neki mikrobi proizvode tvari koje razgrađuju zid fagosoma. Plavi uljni štapić koristi drugačiji mehanizam ( Pseudomonas aeruginosa ). Ova bakterija proizvodi skliski premaz (biofilm) oko sebe, sprječavajući stvaranje ovog mjehurića.

  • preživljavanje unutar fagocita

Fagolizosom postaje konačno stanište patogena tijekom fagocitoze. Njegovo okruženje je izrazito neprijateljsko; puna je enzima i ubojitih tvari. Međutim, mikroorganizmi mogu razviti mehanizme koji im omogućuju opstanak čak i u tako teškim uvjetima. Jedan primjer je tuberkuloza ( Mycobacterium tuberculosis ). Ova bakterija razvila je posebnu staničnu membranu s vrlo visokim sadržajem lipida na koju ne utječu standardni probavni enzimi.

  • bijeg iz fagosoma

Koliko god nevjerojatno zvučalo pobjeći od fagosoma, doista postoje mikrobi koji su razvili tako pametan obrambeni mehanizam. Listeria monocytogenes proizvodi tvari sposobne uništiti zid fagosoma. Štoviše, ovaj se patogen, nakon što pobjegne iz fagosoma, može razmnožavati unutar fagocita, a također i dalje prelaziti njegove granice.

Poremećaji fagocitoze

Pravilno odvijanje procesa fagocitoze od temeljne je važnosti za nesmetano funkcioniranje imunološkog sustava. Poremećaji u nekim fazama fagocitoze su u osnovi bolesti imunodeficijencije. Primjeri takvih bolesti su:

  • Kronična granulomatozna bolest

Uzrok kronične granulomatozne bolesti je poremećaj fagocitoze u fazi generiranja eksplozije kisika. Nedostatak odgovarajućeg enzima (tzv. NADPH oksidaze) sprječava stvaranje reaktivnih kisikovih vrsta, što zauzvrat ne omogućuje brzo i učinkovito eliminiranje mikroorganizama.

Oštećenje enzima ima genetsku pozadinu, tako da još ne postoji uzročno liječenje bolesti. U tijeku kronične granulomatozne bolesti nastaju česte infekcije, apscesi i granulomi zbog neadekvatnog sustava unutarstanične eliminacije.patogeni.

  • Chediak- Higashi tim

Kod Chediak-Higashi sindroma postoji defekt u fagocitozi u fazi veze fagosom-lizosom. Genetska mutacija jednog od proteina sprječava prijenos probavnih enzima u vezikulu u kojoj se nalazi patogen, čime se sprječava njegova eliminacija.

Osim značajnog oštećenja imuniteta, za Chediak-Higashi sindrom također su karakteristični albinizam i poremećaji u radu živčanog sustava.

O autoruKrzysztof BialaziteStudentica medicine na Collegium Medicum u Krakowu, polako ulazi u svijet stalnih izazova liječničkog rada. Posebno je zainteresirana za ginekologiju i porodništvo, pedijatriju i medicinu načina života. Ljubitelj stranih jezika, putovanja i planinarenja.

Pročitajte više članaka ovog autora

Kategorija:

Imunološki sustav