PHAGOCYTOSIS: STÁDIUMOK ÉS FUNKCIÓK - BIOLÓGIA - 2026

A fagocitózis az a folyamat, amelyben a sejtek "elfogják" molekulákat és különféle anyagokat a környező közegből a plazmamembrán invaginációinak kialakulása miatt, és az endoszómáknak nevezett intracelluláris vezikulumokat képeznek. A fagocitózis, valamint a pinocitózis és a receptor által közvetített endocitózis összekapcsolja az endocitózis három típusát

A pinocytosis folyadék és kis molekulák lenyelését foglalja magában, míg a receptor által közvetített endocytosis magában foglalja a specifikus molekulák membránreceptor fehérjékhez való kötődését. A fagocitózist étel egyik formájának tekintik, mivel kapcsolatban áll nagy molekulák, más sejtek vagy más törzsekből származó „törmelékkel”.

Baktérium fagocitózisa (Forrás: GrahamColm, angol Wikipedia, a Wikimedia Commons segítségével)

A többsejtű szervezetekben, mint például a növények, állatok és gombák, nem minden sejt képes elnyelni a külső elemeket, ami azt jelenti, hogy vannak erre a célra szolgáló speciális sejtek, amelyeket „fagocitikus sejteknek” hívnak.

A fagocitikus sejtek az egész test szövetében eloszlanak és különböző funkciókat látnak el. A makrofágok jó példa az immunrendszerhez tartozó fagocitikus sejtekre, amelyek feladata megvédeni minket a testünkbe belépő mikroorganizmusoktól.

Phagocytosis / Photo helyreállítva a phagositosis77.blogspot.com webhelyről

A fagocitózis folyamata nem lenne értelme az eukarióta sejtekben, ha nem létezne olyan típusú intracelluláris organelle, amelyet lizoszómának neveznének, mivel ott vannak azok az anyagok, amelyekben a fagocitózis sejtek „feldolgozódnak” vagy „emészthetők”.

A fagocitózist "heterofágia" (extracelluláris vegyületek lenyelése) néven ismerik, mivel különbözik az "autofágia" -tól, amely szokásos módon az összes eukarióta sejt lizoszómáiban zajlik.

Szakasz

Amint a makrofág elfertőz egy vírust (1–3), darabokra bontja azt lizoszóma enzimekkel (4,5), amelyeket ártalmatlan hulladékként szabadítanak fel a sejtből (6). A fénykép visszakeresve: askabiologist.asu.edu.

Magasabb eukarióta szervezetekben a főbb fagocitikus sejtek a csontvelőből származó közös prekurzorból származnak. Ezeket a sejteket "fehérvérsejtek" néven ismerték, és polimorfonukleáris leukociták (neutrofilek), monociták és makrofágok.

A fagocitózis folyamata lépések sorozatával vagy egymást követő szakaszokkal elemezhető, amelyek a következőkből állnak: (1) a fagocitozált anyag felismerése, (2) a fagoszóma kialakulása, amely egyfajta intracelluláris vezikulum, és (3)) a fagolizoszóma kialakulásakor, amely esemény „emésztéssel” zárul le.

Elismerési szakasz

A fagocitózis nem egyszerű folyamat. Többek között magában foglalja a specifikus jelek felismerését és a részecskék vagy organizmusok kötődését a fagocitikus sejtek plazmamembránjának külső felületén elhelyezkedő specifikus receptorokhoz.

Ezt a kezdeti eljárást egyfajta "semlegesítésnek" lehet tekinteni, különösen amikor az immunrendszer bizonyos sejtjei közvetítik a fagocitózist, amelyek felelősek az inváziós sejtek kiküszöböléséért.

Így a fagocitikus sejtek (vagy az egysejtű fagocitákat tartalmazó) plazmamembrán felületét olyan receptorok látják el, amelyek képesek felismerni a behatoló sejtek vagy ligandumok felületén található specifikus molekulákat (ligandumokat). amelyek jellemzőek az élelmiszer-részecskékre.

Ezek a receptorok, amelyek általában integrális membránfehérjék extracelluláris kiterjesztéssel, kötődnek ligandumaikhoz, és olyan belső jelző események sorozatát idézik elő, amelyek olyan üzenetet küldenek, amely azt jelenti, hogy "van élelmiszer kívül".

A fagoszóma kialakulási stádiuma

Amint a sejt, amely elnyel egy élelmiszer-részecskét vagy más “idegen” sejtet, megkapja a felületről küldött üzenetet, a plazmamembránban invagináció következik be, ami azt jelenti, hogy a sejt “elrabolja” a fagocitózizandó anyagot, és körülveszi a saját membránjával..

Ebben a szakaszban megfigyelték, hogy a membrán hogyan terjed át a másik sejt felett, és ezt a kiterjesztést néha „álnévnek” hívják. Amikor az álnév vége összejön, idegen elemet zárva, kialakul egy belső "vezikulum", amelyet fagoszómának hívnak.

Phagolysosome képződés és emésztési szakasz

A phagocytosed elemeket tartalmazó fagoszómák membránnal borított intracelluláris vezikulumok. Ezek képesek megolvadni más intracelluláris organellákkal: lizoszómákkal.

A fagoszómák és a lizoszómák közötti fúzió fagolizoszómákat eredményez, amelyek azoknak a vegyi organelláknak felelnek meg, amelyekben a fagocitozált vegyületek "emésztése" vagy "szétesése" zajlik (legyenek azok teljes sejtek, ezek részei vagy más extracelluláris molekulák).

Mivel a lizoszómák felelősek a hiányos vagy hulladékban levő intracelluláris anyag lebontásáért, különféle hidrolitikus és proteolitikus enzimek vannak felruházva, amelyek képessé teszik számukra (kisebb részekre) a fagoszómákban lévő részecskék szétesését (amellyel) összeolvad.

Az ebből a fagolizoszomális lebomlásból származó anyag véglegesen eliminálható a fagocitikus sejtek hulladékaként, vagy felhasználható új építőelemek előállítására „építőelemként”.

Jellemzők

A fagocitózisnak számos fontos funkciója van az eukarióta szervezetekben. Például a protozoákban és más egysejtű lényekben ez a folyamat elengedhetetlen a táplálkozáshoz, mivel az ételek nagy részét ilyen módon fogyasztják le.

Fagocitózis egy amőbában (Forrás: Miklos a Wikimedia Commons segítségével)

Ezzel szemben sok többsejtű szervezetben a fagocitózis elengedhetetlen a specifikus és nem specifikus védekezéshez, azaz a veleszületett immunitáshoz és az adaptív immunitáshoz.

Alapvető funkciókkal jár a betolakodó patogén mikroorganizmusok, például baktériumok, paraziták stb. „Megsemmisítésében”, és részt vesz a normál állapot helyreállításában azokon a helyeken, ahol fertőzés vagy gyulladás történt, azaz a sebjavítás.

Az immunológiai összefüggésben a fagocitózis elengedhetetlen az immunrendszer antigén megjelenítéséhez és az immunrendszer specifikus limfocitáinak (B-sejtek és T-sejtek) aktiválásához, amelyek részt vesznek a test védelmében idegen vagy idegen anyagokkal szemben.

A fagocitózis részt vesz a testben az apoptotikus eseményeken átmenő sejtek eltávolításában és "újrahasznosításában" is, így komponenseik újra felhasználhatók vagy új intracelluláris molekulák vagy organellák képződésére irányíthatók.

Furcsa tény, hogy az emberi test makrofágai felelősek több mint 100 millió vörösvértest napi lenyeléséért, amelyek elhasználódnak vagy hibásan működnek a véráramban.

Az immunrendszer sejtjei, amelyek fagocitózist végeznek

Az immunrendszernek a fagocitózist végző sejtjei számos mechanizmust is felhasználhatnak a kórokozók elpusztítására, például:

Oxigéngyökök

Nagyon reaktív molekulák, amelyek fehérjékkel, lipidekkel és más biológiai molekulákkal reagálnak. A fiziológiás stressz alatt az oxigéngyökök mennyisége drámaian megnövekedhet egy sejtben, oxidatív stresszt okozva, amely elpusztíthatja a sejtszerkezeteket.

Nitrogén-oxid

Reaktív anyag, hasonlóan az oxigéngyökökhöz, reagál a szuperoxiddal, és más molekulákat hoz létre, amelyek károsítják a különféle biológiai molekulákat.

Antimikrobiális fehérjék

Olyan fehérjék, amelyek kifejezetten károsítják vagy elpusztítják a baktériumokat. Az antimikrobiális fehérjék közé tartoznak a proteázok, amelyek elpusztítják a baktériumokat az alapvető fehérjék elpusztításával, és a lizozim, amely megtámadja a gram-pozitív baktériumok sejtfalát.

Antimikrobiális peptidek

Az antimikrobiális peptidek annyira hasonlítanak az antimikrobiális proteinekhez, hogy megtámadják és megölik a baktériumokat. Néhány antimikrobiális peptid, például a defenzin, támadják meg a baktériumsejt membránokat.

Kötő fehérjék

A kötő fehérjék gyakran fontos szerepet játszanak a veleszületett immunrendszerben, mivel versenyképességükhöz kötődnek olyan fehérjékhez vagy ionokhoz, amelyek egyébként előnyösek lennének a baktériumok vagy a vírus replikációja szempontjából.

Irodalom

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… Walter, P. (2004). Alapvető sejtbiológia. Abingdon: Garland Science, Taylor és Francis csoport.
2. Brown, E. (1995). Fagocitózis. BioEssays, 17 (2), 109-117.
3. Garrett, WS és Mellman, I. (2001). Endocitózis vizsgálata. Dendritikus cellákban (második, 213-cp1. Oldal). Academic Press.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H.,… Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5. kiadás). Freeman, WH & Company.
5. Platt, N., és Fineran, P. (2015). A sejtek fagocitikus aktivitásának mérése. Methods in Cell Biology, 126, 287-304.
6. Rosales, C. és Uribe-Querol, E. (2017). Phagocytosis: Alapvető folyamat az immunitásban. BioMed Research International, 1–18.
7. Sbarra, AJ és Karnovskyi, ML (1959). A fagocitózis biokémiai alapjai. Journal of Biological Chemistry, 234 (6), 1355-1362.
8. Solomon, E., Berg, L., és Martin, D. (1999). Biológia (5. kiadás). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.
9. Stuart, LM, és Ezekowitz, RAB (2005). Phagocytosis: Elegáns komplexitás. Immunitás, 22 (5), 539–550.