Fagocytóza je jedným z najzákladnejších a zároveň najefektívnejších obranných mechanizmov ľudského tela. Správne fungovanie procesu fagocytózy je základnou zložkou správnej imunitnej odpovede. Zistite, čo presne je fagocytóza, ako fagocytóza funguje, prečo je fagocytóza potrebná a aké účinky môžu mať poruchy fagocytózy?

Fagocytózaje požitie patogénov, fragmentov mŕtvych buniek a malých častíc špecializovanými bunkami nazývanými fagocyty. Fagocytózu možno prirovnať k „upratovaniu“ na bunkovej úrovni – umožňuje bunkám zbaviť sa nepotrebných alebo nebezpečných prvkov.

Obsah:

  1. Čo je fagocytóza?
  2. Úloha fagocytózy v tele
  3. Ktoré bunky sú schopné fagocytózy?
  4. Fagocytóza - typy
    • spontánna (natívna) fagocytóza
    • fagocytóza fagocytóza
  5. Fagocytóza - štádiá
  6. Fagocytóza – a čo ďalej?
  7. Spôsoby, ako sa vyhnúť fagocytóze mikroorganizmami
  8. Poruchy fagocytózy
    • Chronické granulomatózne ochorenie
    • Chediak team- Higashi

Čo je fagocytóza?

Fagocytóza je biologický proces, pri ktorom bunka absorbuje cudzie častice. Fenomén fagocytózy je bežný u mnohých živých organizmov - tie najprimitívnejšie (napr. prvoky) využívajú fagocytózu ako spôsob prijímania potravy z vonkajšieho prostredia.

U ľudí je schopnosť fagocytózy primárne využívaná bunkami imunitného systému.

Fagocytóza patrí k mechanizmom vrodenej, teda nešpecifickej imunity. Proces fagocytózy je teda jednou z prvých a základných obranných línií nášho tela. Okrem svojej úlohy v imunitnom systéme má fagocytóza veľký význam pri udržiavaní tkanivovej homeostázy (alebo rovnováhy).

Fagocytóza umožňuje odstránenie odumretých a poškodených buniek vlastného tela, čo následne umožňuje efektívnu regeneráciu a rekonštrukciu všetkých tkanív.

Fagocytóza je jedným z typov endocytózy, t.j. prenosu molekúl z vonkajšieho prostrediavnútri bunky. Pri fagocytóze dochádza k absorpcii pevných častíc: fagocytujúca bunka ich najskôr obklopí fragmentom vlastnej bunkovej membrány a potom ho vtiahne dovnútra. Tým sa vytvorí vezikula obsahujúca absorbovanú časticu, ktorá sa nazýva fagozóm.

Obsah fagozómu je potom natrávený rôznymi chemikáliami a enzýmami. Celý proces pripomína „požieranie“ častice bunkou, čo sa odráža aj v termíne fagocytóza.

Názov pochádza z gréckeho phagein, čo znamená „jesť, hltať“.

Fagocytóza prebieha v našom tele neustále – miliardy fagocytov neustále „požierajú“ nebezpečné mikroorganizmy, úlomky odumretých buniek či nepotrebné častice. Je to bežný, aj keď mimoriadne komplikovaný proces.

Správne rozpoznanie cieľa fagocytárnou bunkou a správna interakcia medzi fagocytom a cieľom "útoku" si vyžaduje nepretržitú spoluprácu rôznych proteínov, signálnych molekúl, protilátok a pomocných buniek.

Úloha fagocytózy v tele

Nie je ťažké uhádnuť, že základnou aplikáciou procesu fagocytózy je obrana nášho tela proti patogénom. Preniknutie infekčného agens do tela spustí kaskádu signálov, ktoré „privolajú“ fagocytárne bunky na miesto infekcie.

Začína sa akútny zápal, ktorého úlohou je neutralizovať patogén. Fagocyty prúdia do lézie s krvou, čo predstavuje jeden z najdôležitejších mechanizmov primárnej imunitnej odpovede. V mieste zápalu fagocyty „požierajú“ patogény aj poškodené bunky.

V priebehu infekcie máme do činenia s ďalším, veľmi dôležitým typom fagocytózy. Ide o takzvanú eferocytózu.

Proces eferocytózy zahŕňa prehĺtanie odumierajúcich buniek, keď zápal ustupuje. Keď fagocyty splnia svoju funkciu a eliminujú patogény, stanú sa nepotrebnými.

Potom prirodzene zomrú a nasleduje eferocytóza, čo znamená „vyčistenie bojiska“. Tento typ fagocytózy znižuje zápal a umožňuje telu vrátiť sa do stavu, v ktorom bolo pred infekciou.

Na tomto mieste je vhodné zdôrazniť, že odumieranie buniek v našom tele je nepretržitý proces, nielen v dôsledku infekcie. Každá bunka má špecifickú životnosť, po ktorej odumiera a je nahradená novou. Proces programovanej bunkovej smrti sa nazýva apoptóza.

Apoptóza je prirodzený jav, ktorý umožňuje našim tkanivám neustále sa obnovovať. Tie umierajúce bunkymohli byť nahradené ich novými náprotivkami, musia sa najskôr vyčistiť. Ako ľahko uhádnete, toto je tiež úlohou fagocytov.

Apoptotické (umierajúce) bunky vysielajú na povrchu svojich bunkových membrán špeciálne signály, ktoré umožňujú ich rozpoznanie a neutralizáciu fagocytmi.

V tomto prípade prebieha fagocytóza bez zápalu. Vidíme teda, že fagocytóza nie je len spôsob obrany proti cudzím mikroorganizmom, ale aj proces, ktorý umožňuje vývoj, prestavbu a obnovu všetkých tkanív.

Ktoré bunky sú schopné fagocytózy?

Bunky schopné fagocytózy sa nazývajú fagocyty. V závislosti od účinnosti a účinnosti fagocytózy rozlišujeme tzv profesionálne a neprofesionálne fagocyty.

Neprofesionálne fagocyty sa „pravidelne“ zaoberajú fagocytózou – tento proces nie je ich hlavnou úlohou. Niekedy sa však v blízkosti týchto buniek nachádzajú častice/úlomky mŕtvych buniek, ktoré vyžadujú čistenie.

Potom vykazujú určitú fagocytárnu aktivitu, aj keď v porovnaní s profesionálnymi fagocytmi je výrazne obmedzená a menej účinná. Mnohé typy buniek sú klasifikované ako neprofesionálne fagocyty, vrátane. epitelové bunky, niektoré bunky spojivového tkaniva a tiež vaskulárny endotel.

Profesionálne fagocyty sú hlavné bunky zodpovedné za fagocytózu v našom tele. Medzi nimi rozlišujeme najmä neutrofily, monocyty a makrofágy. Tieto bunky patria do čeľade leukocytov alebo bielych krviniek, ktoré vykonávajú najmä imunitné funkcie. Všetky tri typy profesionálnych fagocytov sa špecializujú na fagocytózu, hoci každý ju vykonáva trochu inak.

Neutrofily sú hlavné bunky zodpovedné za vznik akútneho zápalu. Normálne neutrofily cirkulujú s krvou po celom tele. Keď infekcia začne, tieto bunky sa okamžite zhlukujú v ohnisku choroby. Neutrofilmi sprostredkovaná fagocytóza je rýchla a intenzívna: tieto bunky majú širokú škálu spôsobov, ako inaktivovať absorbované patogény.

Monocyty, podobne ako neutrofily, cirkulujú v krvnom obehu, ale môžu opustiť krvný obeh a kolonizovať rôzne tkanivá. Zrelé monocyty sa potom transformujú na tkanivové makrofágy. Makrofágmi sprostredkovaná fagocytóza je menej rýchla a oveľa pomalšia. Makrofágy sú hlavnou zásobárňou buniek, ktoré sa nachádzajú v miestach chronického zápalu.

Fagocytóza - typy

Fagocytóza je komplikovaný proces, ktorý závisí odtyp fagocytujúcej bunky, fagocytárny objekt a mnohé intermediárne molekuly. Existujú dve základné cesty fagocytózy:

  • spontánna (natívna) fagocytóza

Ide o relatívne pomaly sa vyskytujúcu fagocytózu, ktorá sa zriedkavo podieľa na antimikrobiálnej odpovedi. Úlohou spontánnej fagocytózy je odstrániť odumreté bunky a „vyčistiť“ nepotrebné prvky v tkanivách. Na spustenie spontánnej fagocytózy je potrebné stimulovať tzv "scavenger receptory" primárne prítomné na makrofágoch. Tento typ fagocytózy je svojou povahou protizápalový.

  • fagocytóza fagocytóza

Facilitovaná fagocytóza je oveľa rýchlejšia a efektívnejšia ako spontánna fagocytóza. Vďaka tomu je vysoko účinný pri ničení patogénov. Na to, aby proces fagocytózy prebiehal tak intenzívne, sú potrebné - ako už názov napovedá - nejaké zariadenia

Ako môžu fagocyty uľahčiť svoju činnosť? Jednou z najbežnejších metód je špeciálne „označovanie“ predmetov, ktoré by sa mali zlikvidovať. Tento proces sa nazýva opsonizácia.

Podstatou opsonizácie je prichytenie určitých molekúl na povrch mikroorganizmu. Tento "označený" patogén je rýchlo zameraný a zničený potravinovými bunkami. Molekuly, ktoré umožňujú opsonizáciu, sa nazývajú opsoníny. Ide najmä o protilátky a zložky tzv doplnkový systém.

Opsoníny efektívne rozpoznávajú patogény, označujú ich a tým výrazne uľahčujú priebeh procesu fagocytózy

Fagocytóza - štádiá

Už vieme, ktoré bunky, kedy a prečo sa zaoberajú fagocytózou. Skúsme teda pozorne sledovať priebeh tohto procesu:1. Aktivácia a príliv fagocytov do miesta infekciePrienik mikroorganizmu do tela spôsobuje okamžitú stimuláciu imunitného systému. Bunky v bráne infekcie začnú vysielať signál o existujúcej hrozbe.

Molekuly mediátorov (hlavne takzvané prozápalové cytokíny) sa šíria do krvného obehu. Týmto spôsobom fagocyty „zistia“, že sa nakazili a sú aktivované.

Aktivované fagocyty dosiahnu miesto infekcie krvou. Efektívny prílev fagocytov na správne miesto je možný vďaka tzv chemotaxia. Je to proces riadeného pohybu buniek pod vplyvom chemických signálov.

Aktívne fagocyty majú tiež schopnosť prechádzať cez steny krvných ciev a vytvárať zápalový infiltrát v miesteinfekcie.

2. Diagnóza patogénu

Keď fagocyty dosiahnu miesto infekcie, začnú rozpoznávať patogény. Tento proces je často uľahčený inými molekulami (pozri časť 4 pre fagocytózu). Každý fagocyt má na povrchu svojej bunkovej membrány tzv receptory alebo proteíny, ktoré umožňujú rozpoznávanie rôznych molekúl.

Keď sú stimulované receptory zodpovedné za rozpoznávanie mikroorganizmov, fagocyt sa tesne naviaže na cieľ svojho útoku.

3. Absorpcia patogénu

Fagocyt „prilepený“ k patogénu spúšťa proces jeho absorpcie. Membrána fagocytových buniek začína obklopovať patogén a "šplhať" po jeho okrajoch. Tým sa vytvorí vezikula obsahujúca mikroorganizmus. Táto vezikula, nazývaná fagozóm, je teraz vo vnútri fagocytovej bunky. Na úplnú neutralizáciu mikroorganizmu je potrebné zničiť obsah fagozómu.

Trávenie obsahu fagozómov

Aby mohol byť obsah fagozómu strávený, je potrebné do jeho vnútra dopraviť tráviace enzýmy. Takéto enzýmy sú uložené v špeciálnych vezikulách nazývaných lyzozómy.

Posledné štádium fagocytózy si preto vyžaduje spojenie obsahu lyzozómov s obsahom fagozómu - takto vzniká tzv. fagolyzozóm.

Enzýmy v lyzozómoch dokážu rozložiť väčšinu zložitých chemikálií, čo vedie k zničeniu mikroorganizmu. Eliminácia patogénu za účasti tráviacich enzýmov sa nazýva kyslíkovo nezávislá

Ako môžete ľahko uhádnuť, existuje aj eliminácia závislá od kyslíka. Je to oveľa rýchlejšie a efektívnejšie, ale dokážu to len niektoré fagocyty. K eliminácii závislej od kyslíka dochádza len v bunkách so schopnosťou vytvárať tzv "výbuch kyslíka".

Výbuch kyslíka je náhle uvoľnenie veľmi aktívnych foriem kyslíka (napr. peroxid vodíka), ktoré majú silný antimikrobiálny účinok. Explózia kyslíka začína sériu chemických reakcií vedúcich k rýchlej eliminácii patogénov. Mikrobiálna deštrukcia závislá od kyslíka je charakteristická predovšetkým pre neutrofily.

Fagocytóza – a čo ďalej?

Proces fagocytózy končí trávením fagozómu vo vnútri bunky. Čo sa deje vedľa úlomkov zo zničených častíc? Fagocytujúca bunka sa väčšiny nepotrebných produktov zbaví tým, že ich jednoducho „vyhodí“ von. Niektoré zvyšky materiálu po trávení však môžu byť veľmi užitočné.

Niektoré fagocyty hrajú v imunitnom systéme aj iné úlohy. Dobrý príkladexistujú makrofágy, ktoré sa okrem fagocytózy zaoberajú aj tzv prezentácia antigénov. Prezentácia antigénu je založená na zobrazení fragmentov zničených mikroorganizmov iných imunitných buniek.

Makrofág po ukončení fagocytózy patogénu obnaží časť fagocytárneho materiálu na svojom povrchu a potom s ním „cestuje“ po celom tele.

Každá bunka imunitného systému, s ktorou sa stretne, sa vďaka tomu „učí“, ako rozpoznať daný patogén. Tento jav je mimoriadne dôležitý pri budovaní účinných mechanizmov antimikrobiálnej obrany.

Tiež stojí za to vedieť, že proces fagocytózy nie vždy končí konečnou deštrukciou mikroorganizmu. Existujú patogény, ktoré môžu prežiť vo vnútri fagozómov vďaka špeciálne vyvinutým obranným mechanizmom. Dobrým príkladom sú bacily tuberkulózy, ktoré dokážu prežiť v makrofágoch mnoho rokov.

Spôsoby, ako sa vyhnúť fagocytóze mikroorganizmami

Fagocytóza ako spôsob eliminácie „biologických protivníkov“ je veľmi starý mechanizmus. Z tohto dôvodu sa niektorým mikroorganizmom podarilo vyvinúť spôsoby, ako sa vyhnúť fagocytóze alebo ju prežiť. Tu sú ich príklady:

  • zabíjanie fagocytov

Zdá sa, že najjednoduchším spôsobom, ako sa vyhnúť fagocytóze, je neutralizovať bunku, ktorá ju spôsobuje. Niektoré mikroorganizmy majú schopnosť produkovať látky, ktoré nezvratne poškodzujú fagocyty. Príkladom takéhoto patogénu je zlatý stafylokok (lat.Staphylococcus aureus ), ktorý produkuje toxíny, ktoré zničením bunkovej membrány fagocytov spôsobujú ich smrť.

  • zánik zápalovej reakcie

Zápal v bráne infekcie uľahčuje prenos infekčného signálu. Vďaka nemu je možná aktivácia a príchod fagocytov na správne miesto. Existujú patogény, ktoré sa dokážu maskovať takým spôsobom, že ich imunitný systém hostiteľa nerozozná a zabránia vzniku zápalu.

  • vyhýbanie sa opsonizácii

Opsonizácia alebo špeciálne „označovanie“ patogénov je jedným z najúčinnejších spôsobov fagocytózy. Niet divu, že sa mu mikróby snažia vyhnúť. Niektoré kmene stafylokokov môžu zničiť opsoníny alebo ich skryť na svojom povrchu.

  • vyhýbanie sa rozpoznaniu fagocytov

Aby mohol proces fagocytózy začať, je potrebné rozpoznať škodlivosť daného mikroorganizmu fagocytom. Niektoré patogény, ako sú spirochétyTreponema pallidumspôsobujúceSyfilis môže pripojiť antigény podobné hostiteľským bunkám na ich povrch. Imunitný systém ich potom rozpozná ako svoje vlastné, čo umožňuje patogénom vyhnúť sa fagocytóze.

  • blokovanie produkcie fagozómov

Jedným z kľúčových štádií fagocytózy je obklopenie napadnutého mikroorganizmu vezikulou, ktorá sa potom absorbuje do bunky. V prírode je však veľa spôsobov, ako sa jej vyhnúť. Niektoré mikróby produkujú látky, ktoré rozkladajú stenu fagozómu. Iný mechanizmus používa modrá olejová tyčinka ( Pseudomonas aeruginosa ). Táto baktéria vytvára okolo seba klzký povlak (biofilm), ktorý zabraňuje tvorbe tejto bubliny.

  • prežitie vo fagocyte

Fagolyzozóm sa stáva konečným biotopom patogénov počas fagocytózy. Jeho prostredie je mimoriadne nepriateľské; je plná enzýmov a zabíjajúcich látok. Mikroorganizmy si však dokážu vyvinúť mechanizmy, ktoré im umožnia prežiť aj v takýchto náročných podmienkach. Jedným príkladom je tuberkulóza ( Mycobacterium tuberculosis ). Táto baktéria má vyvinutú špeciálnu bunkovú membránu s veľmi vysokým obsahom lipidov, ktorá nie je ovplyvnená štandardnými tráviacimi enzýmami.

  • únik z fagozómu

Akokoľvek neuveriteľne to znie únik z fagozómu, skutočne existujú mikróby, ktoré si vyvinuli taký šikovný obranný mechanizmus. Listeria monocytogenes produkuje látky schopné ničiť stenu fagozómu. Ba čo viac, tento patogén sa po úniku z fagozómu môže množiť vo fagocyte a dostať sa aj ďalej za jeho hranice.

Poruchy fagocytózy

Správne prebiehajúci proces fagocytózy má zásadný význam pre bezproblémové fungovanie imunitného systému. Poruchy v niektorých štádiách fagocytózy sú základom ochorení imunodeficiencie. Príklady takýchto chorôb sú:

  • Chronické granulomatózne ochorenie

Príčinou chronickej granulomatóznej choroby je porucha fagocytózy v štádiu generovania kyslíkového výboja. Nedostatok vhodného enzýmu (tzv. NADPH oxidáza) zabraňuje tvorbe reaktívnych foriem kyslíka, čo zase neumožňuje rýchlu a účinnú likvidáciu mikroorganizmov.

Poškodenie enzýmu má genetické pozadie, takže zatiaľ neexistuje kauzálna liečba ochorenia. V priebehu chronickej granulomatóznej choroby vznikajú časté infekcie, abscesy a granulómy v dôsledku nedostatočného intracelulárneho eliminačného systému.patogény.

  • Chediak- Higashi Team

Pri Chediakovom-Higashiho syndróme je defekt vo fagocytóze v štádiu spojenia fagozóm-lyzozóm. Genetická mutácia jedného z proteínov zabraňuje prenosu tráviacich enzýmov do vezikuly obsahujúcej patogén, čím bráni jeho eliminácii.

Pre Chediak-Higashi syndróm je okrem výrazného narušenia imunity charakteristický aj albinizmus a poruchy fungovania nervového systému

O autoroviKrzysztof BialaziteŠtudent medicíny na Collegium Medicum v Krakove pomaly vstupuje do sveta neustálych výziev práce lekára. Zaujíma sa najmä o gynekológiu a pôrodníctvo, pediatriu a medicínu životného štýlu. Milovník cudzích jazykov, cestovania a horskej turistiky.

Prečítajte si ďalšie články tohto autora

Kategórie:

Imunitný systém