Фагоцитоза је један од најосновнијих и, истовремено, најефикаснијих одбрамбених механизама људског тела. Правилно функционисање процеса фагоцитозе је суштинска компонента правилног имунолошког одговора. Откријте шта је тачно фагоцитоза, како делује фагоцитоза, зашто је потребна фагоцитоза и који ефекти могу имати поремећаји фагоцитозе?
Фагоцитоза је када специјализоване ћелије зване фагоцити апсорбују патогене, фрагменте мртвих ћелија и ситне честице. Фагоцитоза се може упоредити са „чишћењем“ на ћелијском нивоу - омогућава ћелијама да се ослободе непотребних или опасних елемената.
Преглед садржаја:
- Шта је фагоцитоза?
- Улога фагоцитозе у телу
- Које ћелије имају способност фагоцитозе?
- Фагоцитоза - врсте
- спонтана фагоцитоза (тзв. нативна)
- олакшана фагоцитоза
- Фагоцитоза - фазе
- Фагоцитоза - и шта даље?
- Начини избегавања фагоцитозе микроорганизмима
- Поремећаји фагоцитозе
- Хронична грануломатозна болест
- Цхедиак-Хигасхи синдром
Шта је фагоцитоза?
Фагоцитоза је биолошки процес у којем ћелија апсорбује стране честице. Феномен фагоцитозе чест је код многих живих организама - они најпримитивнији (нпр. Протозоји) користе фагоцитозу као начин узимања хране из спољне средине.
Код људи способност фагоцитозе првенствено користе ћелије имуног система.
Фагоцитоза припада механизмима урођеног или неспецифичног имунитета. Процес фагоцитозе је зато једна од првих и основних одбрамбених линија нашег тела. Поред улоге у имунолошком систему, фагоцитоза је од велике важности за одржавање хомеостазе ткива (или равнотеже).
Фагоцитоза омогућава уклањање мртвих и оштећених ћелија сопственог тела, што заузврат омогућава ефикасну регенерацију и реконструкцију свих ткива.
Фагоцитоза је једна врста ендоцитозе, тј. Пренос молекула из спољашњег окружења у унутрашњост ћелије. У фагоцитози се чврсте честице апсорбују: фагоцитна ћелија их прво окружује фрагментом сопствене ћелијске мембране, а затим увлачи унутра. Ово ствара везикулу која садржи апсорбовану честицу, која се назива фагосом.
Садржај фагосома се затим свари различитим хемикалијама и ензимима. Читав процес подсећа на „једење“ честице од стране ћелије, што се такође одражава на термин фагоцитоза.
Име потиче од грчког пхагеин, што значи „јести, ждерати“.
Фагоцитоза се у нашем телу одвија све време - милијарде фагоцита непрестано „једу“ опасне микроорганизме, фрагменте мртвих ћелија или непотребне честице. То је уобичајен процес, иако изузетно компликован.
Исправно препознавање циља од стране фагоцитне ћелије и правилна интеракција између фагоцита и циља „напада“ захтева непрекидну сарадњу различитих протеина, сигналних молекула, антитела и помоћних ћелија.
Улога фагоцитозе у телу
Није тешко погодити да је основна примена процеса фагоцитозе одбрана нашег тела од патогена. Продирање инфективног агенса у тело покреће каскаду сигнала за „позив“ фагоцитних ћелија на место инфекције.
Почиње акутно запаљење, чија је улога неутрализација патогена. Фагоцити теку крвљу до лезије, чинећи један од најважнијих механизама примарног имунолошког одговора. На месту упале фагоцити „једу“ и патогене и ћелије које су њима оштећене.
У току инфекције постоји још једна, врло важна врста фагоцитозе. То је такозвана ефероцитоза.
Процес ефероцитозе укључује гутање умирућих ћелија док упала попушта. Једном када фагоцити испуне своју функцију и елиминишу патогене, они постају непотребни.
Тада умиру природно, праћено ефероцитозом, или „чишћењем бојног поља“. Ова врста фагоцитозе смањује упале и омогућава телу да се врати у стање пре инфекције.
У овом тренутку вреди нагласити да је умирање ћелија у нашем телу континуиран процес, не само као резултат инфекције. Свака ћелија има одређени животни век, након чега умире и замењује је новом. Процес програмиране ћелијске смрти назива се апоптоза.
Апоптоза је природни феномен који омогућава нашим ткивима да се непрестано обнављају. Да би умируће ћелије биле замењене новим колегама, прво их треба очистити. Као што лако можете претпоставити, ово је такође задатак фагоцита.
Апоптотичне (умируће) ћелије емитују посебне сигнале на површини својих ћелијских мембрана, што омогућава њихово препознавање и неутрализацију фагоцитима.
У овом случају, фагоцитоза се јавља без упале. Дакле, видимо да фагоцитоза није само метода одбране од страних микроорганизама, већ и процес који омогућава развој, преуређивање и обнављање свих ткива.
Које ћелије имају способност фагоцитозе?
Ћелије способне за спровођење фагоцитозе називају се фагоцитима. У зависности од ефикасности и делотворности фагоцитозе, разликујемо тзв професионални и непрофесионални фагоцити.
Непрофесионални фагоцити се баве фагоцитозом „повремено“ - овај процес није њихов главни задатак. Међутим, понекад у близини ових ћелија постоје честице / фрагменти мртвих ћелија којима је потребно чишћење.
Тада показују одређену фагоцитну активност, иако је у поређењу са професионалним фагоцитима знатно ограничена и мање ефикасна. Многе врсте ћелија су класификоване као непрофесионални фагоцити, укљ. епителне ћелије, неке ћелије везивног ткива, као и васкуларни ендотелијум.
Професионални фагоцити су главне ћелије одговорне за фагоцитозу у нашем телу. Међу њима разликујемо углавном неутрофиле, моноците и макрофаге. Ове ћелије припадају породици леукоцита, или белих крвних зрнаца, које углавном врше имунолошке функције. Све три врсте професионалних фагоцита су се специјализовале за фагоцитозу, мада их свака изводи мало другачије.
Неутрофили су главне ћелије одговорне за развој акутне упале. У нормалним околностима, неутрофили циркулишу са крвљу по целом телу. Када инфекција започне, ове ћелије се одмах групишу у фокусу болести. Фагоцитоза посредована неутрофилима је брза и интензивна: ове ћелије имају широк спектар начина да инактивирају апсорбоване патогене.
Моноцити, попут неутрофила, циркулишу у крвотоку, међутим, могу напустити крвоток и колонизовати различита ткива. Зрели моноцити се затим трансформишу у ткивне макрофаге. Макрофагом посредована фагоцитоза је мање брза и много спорија. Макрофаги су главни базен ћелија који се налазе на местима хроничне упале.
Фагоцитоза - врсте
Фагоцитоза је сложен процес који зависи од врсте фагоцитне ћелије, објекта који је подвргнут фагоцитози и многих посредничких молекула. Постоје два основна пута фагоцитозе:
- спонтана фагоцитоза (тзв. нативна)
То је релативно споро јављајућа се фагоцитоза која је ретко укључена у антимикробни одговор. Улога спонтане фагоцитозе је уклањање мртвих ћелија и „чишћење“ непотребних елемената у ткивима. Да би се покренула спонтана фагоцитоза, потребно је стимулисати тзв „рецептори за уклањање“ првенствено присутни на макрофагима. Ова врста фагоцитозе је антиинфламаторне природе.
- олакшана фагоцитоза
Олакшана фагоцитоза је много бржа и ефикаснија од спонтане фагоцитозе. Захваљујући томе, изузетно је ефикасан у уништавању патогена. Да би се процес фагоцитозе одвијао тако интензивно, неопходни су - као што и само име говори - неки објекти.
Како фагоцити могу олакшати њихову активност? Једна од најчешћих метода је посебно „обележавање“ предмета који би требало да се одлажу. Овај процес се назива опсонизација.
Суштина опсонизације је везивање одређених молекула за површину микроорганизма. Овај „обележени“ патоген се брзо циља и уништава у ћелијама хране. Молекули који омогућавају опсонизацију називају се опсонини. То су углавном антитела и компоненте тзв систем комплемента.
Опсонини ефикасно препознају патогене, обележавају их и тако значајно олакшавају ток процеса фагоцитозе.
Фагоцитоза - фазе
Већ знамо које ћелије, када и зашто се баве фагоцитозом. Покушајмо да пажљиво пратимо овај процес:
1. Активација и прилив фагоцита на место инфекције
Продирање микроорганизма у тело узрокује тренутну стимулацију имунолошког система. Ћелије на капији инфекције почињу да шаљу сигнал постојеће претње.
Молекули гласника (углавном такозвани про-инфламаторни цитокини) шире се кроз крвоток. На тај начин фагоцити „сазнају“ да су се заразили и активирали.
Активирани фагоцити крвљу стижу до места инфекције. Ефикасан прилив фагоцита на тачно место је могућ захваљујући тзв хемотаксија. То је процес усмереног кретања ћелија под утицајем хемијских сигнала.
Активни фагоцити такође имају способност проласка кроз зидове крвних судова, стварајући инфламаторни инфилтрат на месту инфекције.
2. Препознавање патогена
Када фагоцити дођу до места инфекције, почињу да препознају патогене. Овај процес често олакшавају други молекули (погледајте одељак 4 за олакшану фагоцитозу). Сваки фагоцит има на површини ћелијске мембране тзв рецепторе, односно протеине који омогућавају препознавање различитих молекула.
Када се стимулишу рецептори одговорни за препознавање микроорганизама, фагоцит се уско веже за мету свог напада.
3. Апсорпција патогена
Фагоцит „залепљен“ за патоген започиње процес његове апсорпције. Мембрана ћелије фагоцита почиње да окружује патоген, "пењући се" по његовим ивицама. Ово ствара везикулу која садржи микроорганизам. Ова везикула, која се назива фагосом, сада је унутар фагоцитне ћелије. Да би микроорганизам у потпуности био безопасан, потребно је уништити садржај фагосома.
Варење садржаја фагосома
Да би се садржај фагосома могао сварити, неопходно је доставити дигестивне ензиме у његову унутрашњост. Такви ензими се чувају у посебним везикулима који се називају лизозоми.
Последња фаза фагоцитозе захтева, дакле, комбиновање садржаја лизозома са садржајем фагосома - тако настају тзв. фаголизом.
Ензими у лизозомима могу разградити већину сложених хемикалија, уништавајући микроорганизам. Елиминисање патогена уз учешће дигестивних ензима назива се независно од кисеоника.
Као што лако можете претпоставити, постоји и елиминација зависна од кисеоника. Много је бржи и ефикаснији, али то могу учинити само неки фагоцити. Елиминација зависна од кисеоника јавља се само у ћелијама способним да генеришу тзв „експлозија кисеоника“.
Експлозија кисеоника је изненадно ослобађање високо реактивних врста кисеоника (нпр. Водоник-пероксид), које има снажно антимикробно дејство. Експлозија кисеоника започиње низ хемијских реакција које доводе до брзог уклањања патогена. Уништавање микроба зависно од кисеоника карактеристично је првенствено за неутрофиле.
Фагоцитоза - и шта даље?
Процес фагоцитозе завршава се варењем садржаја фагосома унутар ћелије. Шта се дешава поред остатака уништених честица? Фагоцитна ћелија се решава већине непотребних производа једноставним „бацањем“ напоље. Међутим, део материјала који остане након варења може бити врло користан.
Неки фагоцити такође играју друге улоге у имунолошком систему. Добар пример су макрофаги, који се поред фагоцитозе, баве и тзв презентација антигена. Презентација антигена заснива се на приказивању фрагмената других имуних ћелија уништених микроорганизама.
По завршетку фагоцитозе патогена, макрофаг излаже део фагоцитозираног материјала на својој површини, а затим са њим „путује“ по целом телу.
Свака појединачна ћелија имуног система на коју наиђе „учи“ како да препозна одређени патоген. Ова појава је изузетно важна за изградњу ефикасних механизама антимикробне одбране.
Такође је вредно знати да се процес фагоцитозе не завршава увек коначним уништењем микроорганизма. Постоје патогени који могу преживети унутар фагосома захваљујући посебно развијеним одбрамбеним механизмима. Добар пример су туберкулозни бацили који могу преживети унутар макрофага дуги низ година.
Начини избегавања фагоцитозе микроорганизмима
Фагоцитоза као средство за уклањање „биолошких противника“ веома је стари механизам. Из тог разлога су неки микроорганизми успели да развију начине за избегавање или преживљавање фагоцитозе. Ево њихових примера:
- убијајући фагоците
Чини се да је најлакши начин да се избегне фагоцитоза неутрализација ћелије која је узрокује. Неки микроорганизми имају способност да производе супстанце које неповратно оштећују фагоците. Пример таквог патогена је стафилококус ауреус (лат. Стапхилоцоццус ауреус), производећи токсине који уништавањем ћелијских мембрана фагоцита узрокују њихову смрт.
- изумирање инфламаторног одговора
Упала на капији инфекције олакшава пренос сигнала инфекције. Захваљујући њему је могућа активација и долазак фагоцита на тачно место. Постоје патогени који се могу маскирати на такав начин да их имуни систем домаћина не препозна и да избегне изазивање упале.
- избегавање опсонизације
Опсонизација, или посебно „обележавање“ патогена, један је од најефикаснијих начина за олакшавање фагоцитозе. Није ни чудо што микроби то покушавају да избегну. Неки сојеви стафилокока могу уништити опсонине или их сакрити на својој површини.
- избегавајући препознавање фагоцита
Да би фагоцитоза започела, потребно је препознати штетност датог микроорганизма од стране фагоцита. Одређени патогени, попут спирохета Трепонема паллидум изазивајући сифилис могу се на својој површини прикачити антигенима сличним ћелијама домаћина. Тада их имуни систем препознаје као своје, што омогућава патогенима да избегну фагоцитозу.
- блокада производње фагосома
Једна од кључних фаза фагоцитозе је окруживање нападнутог микроорганизма везикулом, који се затим апсорбује у ћелију. У природи, међутим, постоји много начина да се то избегне. Неки микроби производе супстанце које разграђују зид фагосома. Штап плавог уља користи другачији механизам (Псеудомонас аеругиноса). Ова бактерија око себе ствара клизаву превлаку (биофилм) која спречава стварање мехурића.
- преживљавање унутар фагоцита
Фаголизосом постаје коначно место постојања патогена током фагоцитозе. Његова околина је изузетно непријатељска; пун је ензима и смртоносних супстанци. Међутим, микроорганизми могу развити механизме који им омогућавају преживљавање чак и у тако тешким условима. Један пример је туберкулоза (Мицобацтериум туберцулосис). Ова бактерија је развила одређену ћелијску мембрану са врло високим садржајем липида на коју не утичу стандардни пробавни ензими.
- бекство од фагосома
Колико год невероватно звучало да побегнемо од фагосома, заиста постоје микроби који су развили тако паметан одбрамбени механизам. Листериа моноцитогенес производи супстанце које могу да униште зид фагосома. Штавише, овај патоген, након што побегне из фагосома, може се размножавати унутар фагоцита и такође изаћи даље изван његових граница.
Поремећаји фагоцитозе
Правилно вођен процес фагоцитозе је од суштинске важности за ефикасно функционисање имунолошког система. Поремећаји у одређеним фазама фагоцитозе су основа болести имунодефицијенције. Примери таквих услова су:
- Хронична грануломатозна болест
Узрок хроничне грануломатозне болести је поремећај фагоцитозе у фази генерисања експлозије кисеоника. Недостатак одговарајућег ензима (такозвана НАДПХ оксидаза) спречава стварање реактивних врста кисеоника, што заузврат не омогућава брзо и ефикасно уклањање микроорганизама.
Оштећење ензимима је генетско, тако да још увек нема узрочног лечења болести. Хронична грануломатозна болест узрокује честе инфекције и стварање апсцеса и гранулома због неефикасног система за уклањање унутарћелијских патогена.
Прочитајте такође: Вегенерова грануломатоза: узроци, симптоми и лечење
- Цхедиак-Хигасхи синдром
У синдрому Цхедиак-Хигасхи постоји дефект фагоцитозе у фази повезаности фагосома и лизозома. Генетска мутација једног од протеина спречава пренос дигестивних ензима у везикулу која садржи патоген, спречавајући тако његово уклањање.
Поред значајног оштећења имунитета, албинизам и поремећаји у функционисању нервног система карактеристични су и за синдром Чедак-Хигаши.
Библиографија:
- „Фагоцитоза: основни процес имунитета“ Ц. Росалес, Е. Урибе-Куерол, Биомед Рес Инт. 2017
- „Контрола фагоцитозе микробним патогенима“, Ц. Росалес, Е. Урибе-Куерол Фронт Иммунол. 2017
- „Имунологиа“ К.Бриниарски, Едра Урбан & Партнер Вроцłав 2017, 1. издање
- „Фагоцитоза: имунобиолошки процес“ С. Гордон, Имунитет, Приказ, Том 44, број 3, П463-475, 15. марта 2016.
Прочитајте још чланака овог аутора
