A fagocitózis az emberi test egyik legalapvetőbb és egyben leghatékonyabb védekező mechanizmusa. A fagocitózis megfelelő működése a megfelelő immunválasz elengedhetetlen eleme. Tudja meg, mi is pontosan a fagocitózis, hogyan működik a fagocitózis, miért van szükség fagocitózisra és milyen hatásai lehetnek a fagocitózis rendellenességeinek?
A fagocitózis a kórokozók, az elhalt sejtfoszlányok és az apró részecskék fagocitáknak nevezett speciális sejtjeinek lenyelése. A fagocitózis összehasonlítható a sejtek "tisztításával" - lehetővé teszi a sejtek számára, hogy megszabaduljanak a felesleges vagy veszélyes elemektől.
Tartalomjegyzék:
- Mi a fagocitózis?
- A fagocitózis szerepe a testben
- Mely sejtek képesek fagocitálni?
- Phagocytosis - típusok
- spontán fagocitózis (úgynevezett natív)
- megkönnyítette a fagocitózist
- Phagocytosis - szakaszok
- Fagocitózis - és mi következik?
- Mikroorganizmusok által el lehet kerülni a fagocitózist
- Fagocitózis rendellenességek
- Krónikus granulomatózus betegség
- Chediak-Higashi szindróma
Mi a fagocitózis?
A fagocitózis egy biológiai folyamat, amelyben az idegen részecskéket a sejt felszívja. A fagocitózis jelensége sok élő organizmusban gyakori - a legprimitívebbek (pl. Protozoonok) a fagocitózist használják fel az ételnek a külső környezetből történő elvételére.
Emberekben a fagocitózis képességét elsősorban az immunrendszer sejtjei használják.
A fagocitózis a veleszületett vagy nem specifikus immunitás egyik mechanizmusa. A fagocitózis folyamata tehát testünk egyik első és alapvető védelmi vonala. Az immunrendszerben betöltött szerepe mellett a fagocitózis nagy jelentőséggel bír a szöveti homeosztázis (vagy egyensúly) fenntartásában.
A fagocitózis lehetővé teszi az elhalt és sérült sejtek eltávolítását a test saját testéből, ami viszont lehetővé teszi az összes szövet hatékony regenerálódását és rekonstrukcióját.
A fagocitózis az endocitózis egyik fajtája, vagyis a molekulák átvitele a külső környezetből a sejt belsejébe. A fagocitózisban a szilárd részecskék felszívódnak: a fagocita sejt először saját sejtmembránjának egy töredékével veszi körül őket, majd behúzza azt. Ez egy felszívott részecskét tartalmazó vezikulát hoz létre, az úgynevezett fagosómát.
A fagoszóma tartalmát ezután különféle vegyi anyagokkal és enzimekkel emésztik meg. Az egész folyamat hasonlít a részecske sejt általi "evésére", ami a fagocitózis kifejezésben is megmutatkozik.
A név a görög phagein-ből származik, jelentése "enni, felfalni".
A fagocitózis folyamatosan a testünkben zajlik - a fagociták milliárdjai folyamatosan "esznek" veszélyes mikroorganizmusokat, elhalt sejtek töredékeit vagy felesleges részecskéket. Ez egy általános, bár rendkívül bonyolult folyamat.
A cél megfelelő felismerése a fagocita sejtek által, valamint a fagocita és a "támadás" célpontja közötti megfelelő interakció megköveteli a különféle fehérjék, jelző molekulák, antitestek és segítő sejtek folyamatos együttműködését.
A fagocitózis szerepe a testben
Nem nehéz kitalálni, hogy a fagocitózis folyamatának alapvető alkalmazása testünk védelme a kórokozókkal szemben. A fertőző ágens behatolása a testbe a jelek kaszkádját indítja el, hogy a fagocita sejteket a fertőzés helyére "hívják".
Megkezdődik az akut gyulladás, amelynek szerepe a kórokozó semlegesítése. A fagociták a vérrel áramlanak az elváltozásig, mivel az elsődleges immunválasz egyik legfontosabb mechanizmusa. A gyulladás helyén a fagociták mind a kórokozókat, mind az általuk károsított sejteket "megeszik".
A fertőzés során van egy másik nagyon fontos fagocitózis-típus. Ez az úgynevezett eferocitózis.
Az eferocitózis folyamata magában foglalja a gyulladás megszűnésekor elpusztuló sejtek lenyelését. Miután a fagociták teljesítették funkciójukat és megszüntették a kórokozókat, szükségtelenné válnak.
Aztán természetesen meghalnak, ezt követi az eferocitózis vagy a "csatatér megtisztítása". Ez a fajta fagocitózis csökkenti a gyulladást és lehetővé teszi a test számára, hogy visszatérjen fertőzés előtti állapotába.
Ezen a ponton érdemes hangsúlyozni, hogy testünk sejtjeinek pusztulása folyamatos folyamat, nemcsak a fertőzés következtében. Minden sejtnek van egy meghatározott élettartama, amely után elhal, és helyébe új lép. A programozott sejtpusztulás folyamatát apoptózisnak nevezzük.
Az apoptózis egy természetes jelenség, amely lehetővé teszi a szövetek folyamatos megújulását. Annak érdekében, hogy a haldokló sejteket új társaikkal pótolhassák, először meg kell tisztítani őket. Mint könnyen kitalálhatja, ez a fagociták feladata is.
Az apoptotikus (haldokló) sejtek speciális jeleket bocsátanak ki sejtmembránjaik felszínén, amelyek lehetővé teszik a fagociták általi felismerését és semlegesítését.
Ebben az esetben a fagocitózis gyulladás nélkül következik be. Tehát azt látjuk, hogy a fagocitózis nemcsak az idegen mikroorganizmusok elleni védekezés módszere, hanem olyan folyamat is, amely lehetővé teszi az összes szövet fejlődését, átalakítását és megújulását.
Mely sejtek képesek fagocitálni?
A fagocitózis kiváltására képes sejteket fagocitáknak nevezzük. A fagocitózis hatékonyságától és eredményességétől függően megkülönböztetünk ún professzionális és nem professzionális fagociták.
A nem professzionális fagociták "alkalmi" alapon foglalkoznak a fagocitózissal - ez a folyamat nem a fő feladatuk. Néha azonban e sejtek közelében vannak elhalt sejtek részei / töredékei, amelyek tisztítást igényelnek.
Ezután bizonyos fagocita aktivitást mutatnak, bár a professzionális fagocitákhoz képest szignifikánsan korlátozott és kevésbé hatékony. Sok sejttípust nem professzionális fagociták közé sorolnak, beleértve a sejteket is. hámsejtek, néhány kötőszöveti sejt, valamint vaszkuláris endothelium.
A professzionális fagociták a fagocitózisért felelős fő sejtek testünkben. Közülük elsősorban a neutrofileket, a monocitákat és a makrofágokat különböztetjük meg. Ezek a sejtek a leukociták vagy fehérvérsejtek családjába tartoznak, amelyek elsősorban immunfunkciókat látnak el. A professzionális fagociták mindhárom típusa a fagocitózisra szakosodott, bár mindegyik kissé eltérően vezeti.
A neutrofilek a fő sejtek, amelyek felelősek az akut gyulladás kialakulásáért. Normális körülmények között a neutrofilek a vérrel keringenek az egész testben. Amikor fertőzés kezdődik, ezek a sejtek azonnal csoportosulnak a betegség fókuszában. A neutrofil által közvetített fagocitózis gyors és intenzív: ezeknek a sejteknek sokféle módja van az abszorbeált kórokozók inaktiválására.
A monociták, akárcsak a neutrofilek, keringenek a véráramban, azonban elhagyhatják a véráramot, és kolonizálhatnak különféle szöveteket. Az érett monociták ezután szöveti makrofágokká alakulnak. A makrofágok által közvetített fagocitózis kevésbé gyors és sokkal lassabb. A makrofágok a krónikus gyulladás helyén található sejtek fő csoportja.
Phagocytosis - típusok
A fagocitózis egy bonyolult folyamat, amely a fagocita sejt típusától, a fagocitózison átesett objektumtól és sok közbenső molekulától függ. Két alapvető fagocitózis-útvonal létezik:
- spontán fagocitózis (úgynevezett natív)
Ez egy viszonylag lassan előforduló fagocitózis, amely ritkán vesz részt az antimikrobiális válaszban. A spontán fagocitózis szerepe az elhalt sejtek eltávolítása és a szövetekben felesleges elemek "megtisztítása". A spontán fagocitózis elindításához szükség van az ún az "ürítő receptorok" elsősorban a makrofágokon vannak jelen. Ez a fajta fagocitózis gyulladáscsökkentő jellegű.
- megkönnyítette a fagocitózist
A megkönnyített fagocitózis sokkal gyorsabb és hatékonyabb, mint a spontán fagocitózis. Ennek eredményeként rendkívül hatékony a kórokozók elpusztításában. Annak érdekében, hogy a fagocitózis folyamata ilyen intenzíven menjen végbe, szükséges - amint a neve is sugallja - néhány létesítmény.
Hogyan segíthetik a fagociták az aktivitásukat? Az egyik legelterjedtebb módszer az objektumok specifikus "megjelölése", amelyeket meg kell semmisíteni. Ezt a folyamatot opszonizációnak nevezzük.
Az opszonizáció lényege bizonyos molekulák kapcsolódása a mikroorganizmus felszínéhez. Ezt a "megjelölt" kórokozót az élelmiszer-sejtek gyorsan megcélozzák és megsemmisítik. Az opszonizációt lehetővé tevő molekulákat opszoninoknak nevezzük. Ezek elsősorban antitestek és az ún a komplement rendszer.
Az opszoninok hatékonyan felismerik a kórokozókat, megjelölik őket, és ezáltal jelentősen megkönnyítik a fagocitózis folyamatát.
Phagocytosis - szakaszok
Azt már tudjuk, hogy mely sejtek mikor és miért vesznek részt a fagocitózisban. Próbáljuk tehát szorosan követni ezt a folyamatot:
1. A fagociták aktiválása és beáramlása a fertőzés helyére
A mikroorganizmus testbe való behatolása az immunrendszer azonnali stimulálását idézi elő. A fertőzés kapujában lévő sejtek jelezni kezdik a fennálló fenyegetést.
A hírvivő molekulák (főleg az úgynevezett gyulladásgátló citokinek) az egész véráramban elterjedtek. Ily módon a fagociták "megtudják", hogy megfertõzõdtek és aktiválódtak.
Az aktivált fagociták a vérrel eljutnak a fertőzés helyére. A fagociták hatékony beáramlása a megfelelő helyre lehetséges az ún kemotaxis. Ez a sejtek irányított mozgásának folyamata kémiai jelek hatására.
Az aktív fagociták képesek áthaladni az erek falain, gyulladásos infiltrátumot hozva létre a fertőzés helyén.
2. A kórokozó felismerése
Amikor a fagociták eljutnak a fertőzés helyére, elkezdik felismerni a kórokozókat. Ezt a folyamatot gyakran más molekulák is elősegítik (az elősegített fagocitózisról lásd a 4. szakaszt). Minden fagocita sejtmembránjának felszínén van ún receptorok, azaz olyan fehérjék, amelyek lehetővé teszik a különböző molekulák felismerését.
Amikor a mikroorganizmusok felismeréséért felelős receptorokat stimulálják, a fagocita szorosan kötődik támadása célpontjához.
3. A kórokozó felszívódása
A kórokozóhoz "ragadt" fagocita elindítja abszorpciójának folyamatát. A fagocita sejtmembrán kezdi körülölelni a kórokozót, "felmászni" annak széleire. Ez egy vezikulumot hoz létre, amely a mikroorganizmust tartalmazza. Ez a vezikulum, az úgynevezett fagosóma, most a fagocita sejtben van. Annak érdekében, hogy a mikroorganizmust teljes mértékben ártalmatlanná tegyük, meg kell semmisíteni a phagosoma tartalmát.
A phagosoma tartalmának emésztése
A phagosoma tartalmának emésztéséhez emésztőenzimeket kell juttatni a belsejébe. Az ilyen enzimeket speciális vezikulákban, úgynevezett lizoszómákban tárolják.
A fagocitózis utolsó stádiumában tehát meg kell követelni a lizoszómák és a fagosómák tartalmát - így lehet az ún. fagolizoszóma.
A lizoszómákban lévő enzimek a legösszetettebb vegyszereket képesek lebontani, elpusztítva a mikroorganizmust. Az emésztőenzimek részvételével történő kórokozó eliminációját oxigénfüggetlennek nevezzük.
Mint könnyen kitalálhatja, oxigénfüggő elimináció is létezik. Sokkal gyorsabb és hatékonyabb, de csak néhány fagocita képes rá. Az oxigénfüggő elimináció csak azokban a sejtekben fordul elő, amelyek képesek létrehozni az ún "oxigénrobbanás".
Az oxigénrobbanás a rendkívül reaktív oxigénfajok (pl. Hidrogén-peroxid) hirtelen felszabadulása, amelynek erős antimikrobiális hatása van. Az oxigénrobbanás kémiai reakciók sorozatát indítja el, amely a kórokozók gyors eliminációjához vezet. A mikrobák oxigénfüggő pusztulása elsősorban a neutrofilekre jellemző.
Fagocitózis - és mi következik?
A fagocitózis folyamata a sejt belsejében található fagoszóma tartalom emésztésével zárul le. Mi történik a megsemmisült részecskékből származó törmelék mellett? A fagocita sejt megszabadul a legtöbb felesleges terméktől, ha egyszerűen "kidobja" őket. Az emésztés után megmaradt anyagok egy része azonban nagyon hasznos lehet.
Néhány fagocita más szerepet játszik az immunrendszerben is. Jó példa a makrofágok, amelyek a fagocitózis mellett az ún antigének bemutatása. Az antigén bemutatása a megsemmisült mikroorganizmusok más immunsejt-fragmenseinek bemutatásán alapul.
A kórokozó fagocitózisának vége után a makrofág feltárja a fagocitált anyag egy részét a felszínén, majd vele együtt "beutazza" az egész testet.
Az immunrendszer minden egyes sejtje, amellyel találkozik, "megtanulja", hogyan lehet felismerni egy adott kórokozót. Ez a jelenség rendkívül fontos az antimikrobiális védekezés hatékony mechanizmusainak kiépítésében.
Azt is érdemes tudni, hogy a fagocitózis folyamata nem mindig ér véget a mikroorganizmus végső pusztulásával. Vannak kórokozók, amelyek a speciálisan kifejlesztett védelmi mechanizmusoknak köszönhetően túlélhetik a fagosómák belsejét. Jó példa erre a tuberkulózis bacilus, amely sok évig képes túlélni a makrofágok belsejében.
Mikroorganizmusok által el lehet kerülni a fagocitózist
A fagocitózis, mint a "biológiai ellenfelek" megszüntetésének eszköze, nagyon régi mechanizmus. Emiatt néhány mikroorganizmusnak sikerült kifejlesztenie a fagocitózis elkerülésének vagy túlélésének módjait. Íme a példájuk:
- megöli a fagocitákat
Úgy tűnik, hogy a fagocitózis elkerülésére a legegyszerűbb módszer az azt okozó sejt semlegesítése. Egyes mikroorganizmusok képesek olyan anyagokat előállítani, amelyek visszafordíthatatlanul károsítják a fagocitákat. Ilyen kórokozóra példa a staphylococcus aureus (latinul. Staphylococcus aureus) toxinokat termel, amelyek a fagociták sejtmembránjainak elpusztításával halálukat okozzák.
- a gyulladásos válasz kihalása
A fertőzés kapujában lévő gyulladás megkönnyíti a fertőzés jelének továbbítását. Ennek köszönhetően lehetséges a fagociták aktiválása és megérkezése a megfelelő helyre. Vannak olyan kórokozók, amelyek elfedhetik magukat oly módon, hogy a gazdaszervezet immunrendszere ne ismerje fel őket, és elkerüljék a gyulladás kialakulását.
- elkerülve az opszonizációt
A fagocitózis elősegítésének egyik leghatékonyabb módja az opszonizáció vagy a kórokozók speciális "jelölése". Nem csoda, ha a mikrobák megpróbálják elkerülni. Néhány staphylococcus törzs elpusztíthatja az opszoninokat, vagy elrejtheti azokat a felszínükön.
- elkerülve a fagocita felismerést
A fagocitózis folyamatának megkezdéséhez fel kell ismerni egy adott mikroorganizmus fagocita káros hatását. Bizonyos kórokozók, például spirochéták Treponema pallidum okozza, hogy a szifilisz a gazdasejtekhez hasonlóan felszíni antigénjeikhez kapcsolódhat. Az immunrendszer ezt követően sajátjaként ismeri fel őket, ami lehetővé teszi a kórokozók számára a fagocitózis elkerülését.
- a phagosoma termelés blokkolása
A fagocitózis egyik kulcsfontosságú szakasza a támadott mikroorganizmust vezikulával veszi körül, amely aztán felszívódik a sejtbe. A természetben azonban sokféleképpen lehet elkerülni. Néhány mikroba olyan anyagokat termel, amelyek lebontják a fagoszóma falát. Más mechanizmust használ a kék olaj botja (Pseudomonas aeruginosa). Ez a baktérium csúszós bevonatot (biofilm) hoz létre maga körül, amely megakadályozza a buborék képződését.
- túlélés a fagocita belsejében
A fagolizoszóma a kórokozók végső élőhelyévé válik a fagocitózis során. Környezete rendkívül ellenséges; tele van enzimekkel és halálos anyagokkal. A mikroorganizmusok azonban olyan mechanizmusokat képesek kifejleszteni, amelyek képesek túlélni még ilyen nehéz körülmények között is. Ilyen például a tuberkulózis (Mycobacterium tuberculosis). Ez a baktérium kifejlesztett egy nagyon magas lipidtartalmú sejtmembránt, amelyet a szokásos emésztőenzimek nem befolyásolnak.
- menekülni a fagosómából
Bármilyen hihetetlenül hangzik is a fagoszóma elől menekülni, valóban vannak mikrobák, amelyek kifejlesztettek egy ilyen okos védekező mechanizmust. A Listeria monocytogenes olyan anyagokat termel, amelyek elpusztíthatják a fagoszóma falát. Sőt, ez a kórokozó, miután elmenekült a fagosomából, szaporodhat a fagocita belsejében, és a határain túl is tovább juthat.
Fagocitózis rendellenességek
A megfelelően lefutó fagocitózisos folyamat alapvető fontosságú az immunrendszer hatékony működése szempontjából. Bizonyos fagocitózis stádiumokban fellépő zavarok az immunhiányos betegségek hátterében állnak. Ilyen feltételek például:
- Krónikus granulomatózus betegség
A krónikus granulomatózus betegség oka a fagocitózis rendellenessége az oxigénpattanás generálásának szakaszában. Megfelelő enzim (az úgynevezett NADPH-oxidáz) hiánya megakadályozza a reaktív oxigénfajok képződését, ami viszont nem teszi lehetővé a mikroorganizmusok gyors és hatékony eliminálását.
Az enzimkárosodás genetikai, ezért a betegségnek még nincs oksági kezelése. A krónikus granulomatózus betegség gyakori fertőzéseket, tályogok és granulomák kialakulását okozza a nem megfelelő intracelluláris kórokozó eliminációs rendszer miatt.
Olvassa el még: Wegener's Granulomatosis: okai, tünetei és kezelése
- Chediak-Higashi szindróma
Chediak-Higashi szindrómában a fagocitózis hibája van a fagoszóma-lizoszóma kapcsolat szakaszában. Az egyik fehérje genetikai mutációja megakadályozza az emésztőrendszer enzimjeinek átjutását a kórokozót tartalmazó vezikulába, megakadályozva annak eliminációját.
Az immunitás jelentős károsodása mellett az albinizmus és az idegrendszeri rendellenességek is jellemzőek a Chediak-Higashi szindrómára.
Bibliográfia:
- "Fagocitózis: alapvető folyamat az immunitásban" C. Rosales, E. Uribe-Querol, Biomed Res Int. 2017
- "A fagocitózis ellenőrzése mikrobiális kórokozókkal", C. Rosales, E. Uribe-Querol Front Immunol. 2017
- "Immunologia" K.Bryniarski, Edra Urban & Partner Wrocław 2017, 1. kiadás
- "Phagocytosis: Immunobiologic Process", S. Gordon, Immunity, Review, 44. évfolyam, 3. kiadás, P463-475, 2016. március 15.
Olvassa el a cikk további cikkeit
