Fagocytose er en av de mest grunnleggende og samtidig de mest effektive forsvarsmekanismene i menneskekroppen. Riktig funksjon av fagocytoseprosessen er en viktig komponent i en riktig immunrespons. Finn ut hva fagocytose er, hvordan fagocytose fungerer, hvorfor fagocytose er nødvendig, og hvilke effekter kan fagocytoseforstyrrelser ha?
Fagocytose er når patogener, døde cellefragmenter og små partikler absorberes av spesialiserte celler som kalles fagocytter. Fagocytose kan sammenlignes med å "rydde opp" på mobilnivå - det gjør at celler kan kvitte seg med unødvendige eller farlige elementer.
Innholdsfortegnelse:
- Hva er fagocytose?
- Rollen til fagocytose i kroppen
- Hvilke celler har evnen til fagocytose?
- Fagocytose - typer
- spontan fagocytose (såkalt innfødt)
- tilrettelagt fagocytose
- Fagocytose - stadier
- Fagocytose - og hva videre?
- Måter å unngå fagocytose av mikroorganismer
- Fagocytoseforstyrrelser
- Kronisk granulomatøs sykdom
- Chediak-Higashi syndrom
Hva er fagocytose?
Fagocytose er en biologisk prosess der fremmede partikler absorberes av cellen. Fenomenet fagocytose er vanlig i mange levende organismer - de mest primitive (f.eks. Protozoer) bruker fagocytose som en måte å ta mat fra det ytre miljøet.
Hos mennesker brukes evnen til fagocytose primært av cellene i immunsystemet.
Fagocytose tilhører mekanismene for medfødt eller uspesifikk immunitet. Prosessen med fagocytose er derfor en av de første og grunnleggende forsvarslinjene i kroppen vår. I tillegg til sin rolle i immunforsvaret, er fagocytose av stor betydning for å opprettholde vevshomeostase (eller likevekt).
Fagocytose tillater fjerning av døde og skadede celler i kroppens egen kropp, noe som igjen muliggjør effektiv regenerering og rekonstruksjon av alt vev.
Fagocytose er en type endocytose, dvs. overføring av molekyler fra det ytre miljøet til innsiden av cellen. I fagocytose absorberes faste partikler: Den fagocytiske cellen omgir dem først med et fragment av sin egen cellemembran og trekker den deretter inn. Dette skaper en vesikkel som inneholder en absorbert partikkel, kalt fagosom.
Fagosominnholdet blir deretter fordøyd med en rekke kjemikalier og enzymer. Hele prosessen ligner "spising" av partikkelen av cellen, noe som også gjenspeiles i begrepet fagocytose.
Navnet kommer fra gresk fagin, som betyr "å spise, å sluke".
Fagocytose foregår i kroppen vår hele tiden - milliarder fagocytter "spiser" stadig farlige mikroorganismer, fragmenter av døde celler eller unødvendige partikler. Det er en vanlig prosess, om enn ekstremt komplisert.
Riktig gjenkjenning av målet av den fagocytiske cellen og riktig interaksjon mellom fagocytten og målet for "angrep" krever kontinuerlig samarbeid mellom en rekke proteiner, signalmolekyler, antistoffer og hjelperceller.
Rollen til fagocytose i kroppen
Det er ikke vanskelig å gjette at den grunnleggende anvendelsen av fagocytoseprosessen er forsvaret av kroppen vår mot patogener. Inntrengningen av et smittsomt middel i kroppen starter en kaskade av signaler for å "kalle" fagocytiske celler til infeksjonsstedet.
Akutt betennelse begynner, hvis rolle er å nøytralisere patogenet. Fagocytter flyter til lesjonen med blodet, og er en av de viktigste mekanismene for den primære immunresponsen. På stedet for betennelse "spiser" fagocytter både patogener og cellene som er skadet av dem.
I løpet av infeksjonen har vi å gjøre med en annen veldig viktig type fagocytose. Det er den såkalte eferocytosen.
Prosessen med eferocytose innebærer å svelge døende celler når betennelsen avtar. Når fagocyttene har oppfylt sin funksjon og eliminert patogener, blir de unødvendige.
Så dør de naturlig, etterfulgt av eferocytose, det vil si "å rense slagmarken". Denne typen fagocytose reduserer betennelse og gjør at kroppen kan gå tilbake til sin tilstand før infeksjonen.
På dette punktet er det verdt å understreke at det å dø av celler i kroppen vår er en prosess som skjer konstant, ikke bare som et resultat av infeksjon. Hver celle har en bestemt levetid, hvoretter den dør og erstattes med en ny. Prosessen med programmert celledød kalles apoptose.
Apoptose er et naturlig fenomen som gjør at vevet vårt kan fornye seg kontinuerlig. For at de døende cellene skal erstattes med sine nye kolleger, må de først ryddes opp. Som du enkelt kan gjette, er dette også oppgaven til fagocytter.
Apoptotiske (døende) celler avgir spesielle signaler på overflaten av cellemembranene, som muliggjør gjenkjenning og nøytralisering av fagocytter.
I dette tilfellet oppstår fagocytose uten betennelse. Så vi ser at fagocytose ikke bare er en metode for forsvar mot fremmede mikroorganismer, men også en prosess som tillater utvikling, ombygging og fornyelse av alt vev.
Hvilke celler har evnen til fagocytose?
Celler som er i stand til å utføre fagocytose kalles fagocytter. Avhengig av effektiviteten og fagocytosen, skiller vi den såkalte faglige og ikke-profesjonelle fagocytter.
Ikke-profesjonelle fagocytter takler fagocytose på "sporadisk" basis - denne prosessen er ikke deres hovedoppgave. Noen ganger er det imidlertid partikler / fragmenter av døde celler i nærheten av disse cellene som krever rengjøring.
Deretter viser de en viss fagocytisk aktivitet, men sammenlignet med profesjonelle fagocytter er den betydelig begrenset og mindre effektiv. Mange celletyper er klassifisert som fagprofiler som ikke er profesjonelle, inkl. epitelceller, noen bindevevsceller, samt vaskulært endotel.
Profesjonelle fagocytter er hovedcellene som er ansvarlige for fagocytose i kroppen vår. Blant dem skiller vi hovedsakelig nøytrofiler, monocytter og makrofager. Disse cellene tilhører familien av leukocytter, eller hvite blodlegemer, som hovedsakelig utfører immunfunksjoner. Alle tre typer profesjonelle fagocytter er spesialister i fagocytose, selv om hver utfører det litt annerledes.
Neutrofiler er hovedcellene som er ansvarlige for utviklingen av akutt betennelse. Under normale omstendigheter sirkulerer nøytrofiler med blodet gjennom hele kroppen. Når en infeksjon starter, samles disse cellene umiddelbart i sykdomsfokuset. Neutrofilmediert fagocytose er rask og intens: disse cellene har en rekke måter å inaktivere absorberte patogener på.
Monocytter, som nøytrofiler, sirkulerer i blodet, men de kan forlate blodet og kolonisere forskjellige vev. De modne monocyttene transformeres deretter til vevsmakrofager. Makrofagmediert fagocytose er mindre rask og mye langsommere. Makrofager er det viktigste bassenget av celler som finnes på steder med kronisk betennelse.
Fagocytose - typer
Fagocytose er en komplisert prosess som avhenger av typen fagocytisk celle, objektet som gjennomgår fagocytose og mange mellomliggende molekyler. Det er to grunnleggende fagocytoseveier:
- spontan fagocytose (såkalt innfødt)
Det er en relativt langsom forekommende fagocytose som sjelden er involvert i den antimikrobielle responsen. Rollen til spontan fagocytose er å fjerne døde celler og "rydde opp" unødvendige elementer i vevet. For å starte spontan fagocytose, er det nødvendig å stimulere den såkalte "scavenger reseptorer" hovedsakelig til stede på makrofager. Denne typen fagocytose er betennelsesdempende.
- tilrettelagt fagocytose
Tilrettelagt fagocytose er mye raskere og mer effektivt enn spontan fagocytose. Takket være dette er det svært effektivt å ødelegge patogener. For at fagocytoseprosessen skal finne sted så intensivt, er det nødvendig - som navnet antyder - noen fasiliteter.
Hvordan kan fagocytter legge til rette for deres aktivitet? En av de vanligste metodene er å spesifikt "merke" gjenstander som skal kastes. Denne prosessen kalles opsonisering.
Essensen av opsonisering er festingen av visse molekyler til overflaten av mikroorganismen. Dette "markerte" patogenet blir raskt målrettet og ødelagt av matcellene. Molekylene som muliggjør opsonisering kalles opsoniner. Dette er hovedsakelig antistoffer og komponenter av den såkalte komplement-systemet.
Opsoniner gjenkjenner patogener effektivt, merker dem og letter dermed løpet av fagocytoseprosessen.
Fagocytose - stadier
Vi vet allerede hvilke celler, når og hvorfor, er involvert i fagocytose. Så la oss prøve å følge denne prosessen nøye:
1. Aktivering og tilstrømning av fagocytter til infeksjonsstedet
Inntrengningen av mikroorganismen i kroppen forårsaker umiddelbar stimulering av immunsystemet. Celler i infeksjonsporten begynner å sende et signal om en eksisterende trussel.
Budbringermolekylene (hovedsakelig de såkalte proinflammatoriske cytokinene) er spredt over hele blodstrømmen. På denne måten "lærer" fagocyttene at de har blitt smittet og blir aktivert.
De aktiverte fagocyttene når infeksjonsstedet med blodet. Effektiv tilstrømning av fagocytter til riktig sted er mulig takket være den såkalte cellegift. Det er en prosess med rettet cellebevegelse under påvirkning av kjemiske signaler.
Aktive fagocytter har også evnen til å passere gjennom blodkarveggene, og skape en inflammatorisk infiltrasjon på infeksjonsstedet.
2. Anerkjennelse av patogenet
Når fagocyttene når infeksjonsstedet, begynner de å gjenkjenne patogenene. Denne prosessen blir ofte tilrettelagt av andre molekyler (se avsnitt 4 for tilrettelagt fagocytose). Hver fagocytt har på overflaten av cellemembranen den såkalte reseptorer, dvs. proteiner som muliggjør gjenkjenning av forskjellige molekyler.
Når reseptorene som er ansvarlige for å gjenkjenne mikroorganismer stimuleres, binder fagocytten tett til målet for angrepet.
3. Absorpsjon av patogenet
Fagocytten som "sitter fast" på patogenet starter prosessen med absorpsjon. Fagocyttcellemembranen begynner å omgir patogenet og "klatrer" opp kantene. Dette skaper en vesikkel som inneholder mikroorganismen. Denne vesikelen, kalt fagosomet, er nå inne i den fagocytiske cellen. For å gjøre mikroorganismen fullstendig ufarlig, er det nødvendig å ødelegge fagosomets innhold.
Fordøyelse av fagosominnhold
For at innholdet i fagosomet skal fordøyes, er det nødvendig å levere fordøyelsesenzymer til det indre. Slike enzymer lagres i spesielle vesikler som kalles lysosomer.
Den siste fasen av fagocytose krever derfor å kombinere innholdet av lysosomer med innholdet i fagosomet - det er slik den såkalte fagolysosom.
Enzymer i lysosomene kan bryte ned de fleste komplekse kjemikalier og ødelegge mikroorganismen. Eliminering av et patogen med deltagelse av fordøyelsesenzymer kalles oksygenuavhengig.
Som du kan gjette, er det også oksygenavhengig eliminering. Det er mye raskere og mer effektivt, men bare noen fagocytter kan gjøre det. Oksygenavhengig eliminering skjer bare i celler som er i stand til å generere den såkalte "oksygeneksplosjon".
En oksygeneksplosjon er en plutselig frigjøring av svært reaktive oksygenarter (f.eks. Hydrogenperoksid), som har en sterk antimikrobiell effekt. En oksygeneksplosjon begynner en serie kjemiske reaksjoner som fører til rask eliminering av patogener. Oksygenavhengig ødeleggelse av mikrober er karakteristisk først og fremst for nøytrofiler.
Fagocytose - og hva videre?
Fagocytoseprosessen slutter med fordøyelsen av fagosominnholdet inne i cellen. Hva skjer ved siden av rusk fra de ødelagte partiklene? Den fagocytiske cellen kvitter seg med de fleste unødvendige produkter ved ganske enkelt å "kaste" dem utenfor. Imidlertid kan noe av materialet som er igjen etter fordøyelsen være veldig nyttig.
Noen fagocytter spiller også andre roller i immunforsvaret. Et godt eksempel er makrofager, som i tillegg til fagocytose også takler det såkalte presentasjon av antigener. Antigenpresentasjon er basert på å vise andre immunceller fragmenter av ødelagte mikroorganismer.
Etter slutten av fagocytose av patogenet, eksponerer makrofagen noe av det fagocytiske materialet på overflaten, og "reiser" deretter med det gjennom hele kroppen.
Hver eneste celle i immunsystemet som den møter, "lærer" hvordan man gjenkjenner et spesifikt patogen. Dette fenomenet er ekstremt viktig for å bygge effektive mekanismer for antimikrobielt forsvar.
Det er også verdt å vite at fagocytoseprosessen ikke alltid ender med den endelige ødeleggelsen av mikroorganismen. Det er patogener som kan overleve i fagosomer takket være spesialutviklede forsvarsmekanismer. Et godt eksempel er tuberkulosebasiller som kan overleve i makrofager i mange år.
Måter å unngå fagocytose av mikroorganismer
Fagocytose som et middel for å eliminere "biologiske motstandere" er en veldig gammel mekanisme. Av denne grunn har noen mikroorganismer klart å utvikle måter å unngå eller overleve fagocytose. Her er eksemplene deres:
- drepe fagocytter
Den enkleste måten å unngå fagocytose ser ut til å være å nøytralisere cellen som forårsaker den. Noen mikroorganismer har evnen til å produsere stoffer som irreversibelt skader fagocytter. Et eksempel på et slikt patogen er staphylococcus aureus (latin. Staphylococcus aureus), og produserer giftstoffer som, ved å ødelegge cellemembranene til fagocytter, forårsaker deres død.
- utryddelse av den inflammatoriske responsen
Betennelse i infeksjonsporten muliggjør overføring av et infeksjonssignal. Takket være det er aktivering og ankomst av fagocytter til riktig sted mulig. Det er patogener som kan maskere seg på en slik måte at de ikke blir gjenkjent av vertsens immunsystem og for å unngå å forårsake betennelse.
- unngå opsonisering
Opsonisering, eller spesiell "merking" av patogener, er en av de mest effektive måtene å legge til rette for fagocytose. Ikke rart at mikrober prøver å unngå det. Noen stammer av stafylokokker kan ødelegge opsoniner eller skjule dem på overflaten.
- unngå fagocyttgjenkjenning
For at fagocytosen skal begynne, er det nødvendig å gjenkjenne skadeligheten til en gitt mikroorganisme av fagocytten. Visse patogener, for eksempel spiroketer Treponema pallidum forårsaker syfilis kan feste seg til overflateantigenene som ligner på vertscellene. Immunsystemet gjenkjenner dem deretter som sitt eget, noe som gjør at patogener kan unngå fagocytose.
- blokkering av fagosomproduksjon
En av de viktigste stadiene av fagocytose er rundt den angrepne mikroorganismen med en vesikkel, som deretter absorberes i cellen. I naturen er det imidlertid mange måter å unngå det. Noen mikrober produserer stoffer som bryter ned fagosomveggen. En annen mekanisme brukes av pinnen med blå olje (Pseudomonas aeruginosa). Denne bakterien produserer et glatt belegg (biofilm) rundt seg selv som forhindrer dannelsen av en boble.
- overlevelse inne i fagocytten
Fagolysosomet blir det siste habitatet for patogener under fagocytose. Miljøet er ekstremt fiendtlig; den er full av enzymer og dødelige stoffer. Imidlertid kan mikroorganismer utvikle mekanismer som gjør det mulig for dem å overleve selv under slike vanskelige forhold. Et eksempel er tuberkulose (Mycobacterium tuberculosis). Denne bakterien har utviklet en spesiell cellemembran med et veldig høyt lipidinnhold som ikke påvirkes av standard fordøyelsesenzymer.
- flykte fra fagosomet
Så utrolig som det høres ut for å unnslippe fagosomet, er det faktisk mikrober som har utviklet en så smart forsvarsmekanisme. Listeria monocytogenes produserer stoffer som kan ødelegge fagosomveggen. Dessuten kan dette patogenet, etter å ha rømt fra fagosomet, formere seg inne i fagocytten, og også komme seg lenger enn dets grenser.
Fagocytoseforstyrrelser
En riktig kjørende fagocytoseprosess er av grunnleggende betydning for at immunforsvaret fungerer effektivt. Forstyrrelser i visse fagocytostadier ligger til grunn for immunsvikt sykdommer. Eksempler på slike forhold er:
- Kronisk granulomatøs sykdom
Årsaken til kronisk granulomatøs sykdom er en lidelse i fagocytose i fasen av generering av oksygenutbrudd. Mangelen på et passende enzym (den såkalte NADPH-oksidasen) forhindrer dannelsen av reaktive oksygenarter, som igjen ikke tillater en rask og effektiv eliminering av mikroorganismer.
Enzymskaden er genetisk, så det er ingen årsaksbehandling av sykdommen ennå. Kronisk granulomatøs sykdom forårsaker hyppige infeksjoner og dannelse av abscesser og granulomer på grunn av det ineffektive eliminasjonssystemet for intracellulært patogen.
Les også: Wegeners granulomatose: årsaker, symptomer og behandling
- Chediak-Higashi syndrom
I Chediak-Higashi syndrom er det en defekt i fagocytose på scenen av fagosom-lysosomforbindelse. En genetisk mutasjon av et av proteinene forhindrer overføring av fordøyelsesenzymer til vesikelen som inneholder patogenet, og forhindrer dermed eliminering.
I tillegg til en betydelig svekkelse av immuniteten, er albinisme og forstyrrelser i nervesystemet også karakteristiske for Chediak-Higashi syndrom.
Bibliografi:
- "Phagocytosis: A Fundamental Process in Immunity" C. Rosales, E. Uribe-Querol, Biomed Res Int. 2017
- "Kontroll av fagocytose ved mikrobielle patogener" av C. Rosales, E. Uribe-Querol Front Immunol. 2017
- "Immunologia" K.Bryniarski, Edra Urban & Partner Wrocław 2017, 1. utgave
- "Phagocytosis: An Immunobiologic Process" S. Gordon, Immunity, Review, Volume 44, issue 3, P463-475, 15. mars 2016
Les flere artikler av denne forfatteren
