KEMOTAXIS: BAKTERIÁLIS, NEUTROFILEKBEN, GYULLADÁSOKBAN - BIOLÓGIA - 2026

A kemotaxis egy olyan mechanizmus, amellyel a sejtek egy kémiai stimulusra reagálva mozognak. Az inger bármilyen diffundálható anyag lehet, amelyet a sejt felületén levő receptorok detektálnak. A kemotaxisnak két fő típusa van: pozitív és negatív.

A pozitív kemotaxis abban áll, hogy a mozgás az inger forrása felé irányul, ahol a koncentráció nagyobb. A negatív kemotaxis viszont abban áll, hogy a mozgás a kémiai stimulussal ellentétes irányban történik. A többsejtű szervezetekben a kemotaxis létfontosságú a test normális fejlődéséhez és működéséhez.

A kemotaxis során a baktériumok és más egysejtű vagy többsejtű organizmusok a mozgásukat a környezetükben lévő bizonyos vegyi anyagokra (ingerekre) reagálva irányítják.

Az immunrendszer fontos mechanizmusa, hogy vonzza a T-limfocitákat olyan helyekre, ahol fertőzés van. Ez a folyamat áttétek során megváltoztatható.

Bakteriális kemotaxis

A baktériumok különféle mechanizmusokon keresztül mozoghatnak, a leggyakoribb a hüvelyük mozgása. Ezt a mozgást a kemotaxis közvetíti, amelynek célja, hogy közelebb hozzuk őket a kedvező anyagokhoz (kemo-vonzerők), és távolítsuk el őket a mérgezőktől (kemo-repelensek).

A baktériumoknak, mint például az Escherichia coli-nak, több szárhéja van, amelyek kétféleképpen foroghatnak:

- Jobbra. Ebben az esetben az egyes flagellumok "eveznek" más irányba, ami a baktériumok átfordulását okozza.

- Balra. Ebben az esetben a flagella csak egy irányba van igazítva, és ezáltal a baktériumok egyenes vonalban úszhatnak.

Általában a baktérium mozgása a forgás két fázisának váltakozása eredménye. A kemotaxis a baktériumokat célozza meg, mindegyikük gyakoriságának és időtartamának szabályozásával.

A mozgás irányának ez a modulálása a flagella forgásirányának nagyon pontos megváltoztatásának eredménye. Ezért mechanikailag a bakteriális kemotaxis lényege a flagellaris forgásának irányítása.

Neutrofil kemotaxis

A neutrofilek az immunrendszer egy olyan sejtje, amelyek nélkülözhetetlenek a fertőzések elleni védekezésben. A testben a neutrofilek olyan helyekre vándorolnak, ahol fertőzés vagy szöveti sérülés van.

Ezen sejtek vándorlását a kemotaxis közvetíti, amely vonzerőerőként határozza meg a neutrofilek mozgásának irányát. Ezt a folyamatot aktiválja az immunrendszer speciális fehérjéinek, úgynevezett interleukineknak a felszabadítása azokon a helyeken, ahol szövetkárosodás van.

A csontvelőn kívül keringő sok neutrofil közül a fele a szövetekben, a fele az erekben található. Az erekben találtak közül a felét a test egész területén gyorsan keringő fő véráramban tartják.

A vér többi része neutrofilek lassan, jellegzetes amoeboid mozgással, az erek belső falai mentén mozognak. A kemotaktikus jel fogadása után a neutrofilek gyorsan belépnek a szövetekbe, hogy védelmi funkciójukat elvégezzék.

Fehérjehatás

A neutrofilek kemotaxisát a plazmamembránba beillesztett proteinek közvetítik, amelyek receptorként működnek az immunrendszer bizonyos molekuláiban. A receptorok kötődése a célmolekuláikhoz a neutrofilek migrációját okozza a fertőzés helyén.

A kemotaxis során a sejtek reagálnak a kémiai jelekre. A neutrofilek hatása csak egy példa arra, hogy a test hogyan alkalmazza a kemotaxist a fertőzés kezelésére.

Kemotaxis és gyulladás

A gyulladás során a fehérvérsejtek (leukociták) tapadnak az erek belsejében lévő sejtekhez, ahonnan az endoteliális sejtrétegen keresztül vándorolnak, és a szövetek között a gyulladás forrásáig mozognak, ahol host védelem.

A leukocita kemotaxist elengedhetetlennek tekintik a vérből a szövetekbe történő vándorlásban, ahol gyulladás van. Ezt a gyulladásos reakciót fertőző ágens vagy allergiát okozó anyag okozza.

A gyulladás növeli a véráramlást és az erek permeabilitását, és ezáltal a sejtek és fehérjék elmenekülnek a vérből a szövetekbe. Ennek a válasznak köszönhetően a neutrofilek reagálnak elsőként a gyulladásra (a szövetekben már lévő sejtek mellett, például makrofágok és hízósejtek).

Kemotaxis és fagocitózis

A fertőzés során a kémiai jelek vonzzák a fagocitákat azokba a helyekbe, ahol a kórokozó behatolt a testbe. Ezek a vegyi anyagok származhatnak baktériumokból vagy más már meglévő fagocitákból. Ezek a kemo-vonzerő molekulák stimulálják a fagocitákat, és kemotaxis útján mozognak.

A fagociták olyan sejtcsoport, amely makrofágokat, neutrofileket és eozinofileket foglal magában, amelyek képesek felszívni (elnyelni) és elpusztítani a gyulladásos reakció kiváltásáért felelős mikroorganizmusokat.

A neutrofilek az elsők, amelyek felhalmozódnak a betörő ágensek körül és elindítják a fagocitózis folyamatát. Ezután a helyi makrofágok - más néven professzionális fagociták - és a többi vérből származó fagociták a szövetbe vándorolnak és elindítják a fagocitózist.

Zavaró tényezők

Fontos szempont, hogy egyes baktériumfajok és termékeik akadályozhatják a kemotaxis folyamatát, gátolva a fagociták azon képességét, hogy a fertőzés helyére szálljanak.

Például a sztreptokokkusz sztreptolizin még a nagyon alacsony koncentrációkban is elnyomja a neutrofil kemotaxist. Ismert, hogy a Mycobacterium tuberculosis sejtek gátolják a leukociták migrációját.

Kemotaxis az immunológiában

A kemotaxis alapvető folyamat az immunrendszer számára, mivel koordinálja a szervezet védelmében fontos sejtek mozgásának irányát. Ennek a mechanizmusnak köszönhetően a neutrofilek eljuthatnak olyan helyekre, ahol fertőzés vagy sérülés van.

A gyulladásos reakció mellett a kemotaxis elengedhetetlen más olyan fagociták vándorlásához, amelyek szükségesek a toxinok, kórokozók és sejtes törmelékek eltávolításához. Ez a veleszületett immunvédelem része.

Irodalom

1. Adler, J. (1975). Kemotaxis baktériumokban. Éves áttekintés a biokémiáról, 44 (1), 341–356.
2. Becker, E. (1983). A gyulladás kemotaktikus tényezői (május), 223–225.
3. Delves, P.; Martin, S.; Burton, D.; Roit, I. (2006). Roitt alapvető immunológiája (11. kiadás). Malden, MA: Blackwell Publishing.
4. Heinrich, V., és Lee, C.-Y. (2011). Homályos vonal a kemotaktikus hajsza és a fagocita-fogyasztás között: immunfizikai egysejtű perspektíva. Journal of Cell Science, 124 (18), 3041–3051.
5. Murphy, K. (2011). Janeway immunobiológiája (8. kiadás). Garland Science.
6. Nuzzi, PA, Lokuta, MA, és Huttenlocher, A. (2007). A neutrofil kemotaxis elemzése. Methods in Molecular Biology, 370, 23–36.
7. Rot, A. (1992). A leukocita kemotaxis szerepe a gyulladásban. A gyulladás biokémiája, 271-304.
8. Yang, K., Wu, J., Zhu, L., Liu, Y., Zhang, M. és Lin, F. (2017). All-on-chip módszer gyors neutrofil kemotaxis elemzésre közvetlenül a csepp vérből. Kanadai Egészségügyi Kutatóintézetek.