Fagocytosstadier och funktioner

Vad är fagocytos?

Fagocytos är den process där celler "fångar" olika ämnen och molekyler från omgivningen som omger dem tack vare bildandet av invaginationer i plasmamembranet, som bildar intracellulära vesiklar som kallas endosomer. Fagocytos, tillsammans med pinocytos och receptormedierad endocytos, lägger till de tre typerna av endocytos

Pinocytos har att göra med intag av vätska och små molekyler, medan receptormedierad endocytos involverar bindning av specifika molekyler till membranreceptorproteiner. Fagocytos anses vara en form av mat, eftersom den är relaterad till intag av stora molekyler, andra celler eller "rester" av andra celler.

I flercelliga organismer såsom växter, djur och svampar har inte alla celler förmågan att svälja yttre element, vilket innebär att det finns några specialiserade celler för detta ändamål, som kallas "fagocytiska celler".

Fagocytiska celler distribueras i alla kroppsvävnader och utför olika funktioner. Makrofager är ett bra exempel på fagocytiska celler som tillhör immunsystemet, vars funktion är att försvara oss från mikroorganismer som kommer in i vår kropp.

Processen med fagocytos skulle inte vara meningsfull i eukaryota celler utan förekomsten av en typ av intracellulär organell som kallas lysosom, eftersom det är där näringsämnena från materialet som cellerna fagocytos "bearbetas" eller "smälter".

Fagocytos kallas också "heterofagi" (intag av extracellulära föreningar), eftersom det skiljer sig från "autofagi", vilket är den normala processen som äger rum i lysosomerna i praktiskt taget alla eukaryota celler..

Stadier av fagocytos

I högre eukaryota organismer härstammar de största fagocytiska cellerna från en gemensam föregångare med ursprung i benmärgen. Dessa celler är kända som "vita blodkroppar" och är polymorfonukleära leukocyter (neutrofiler), monocyter och makrofager..

Fagocytosprocessen kan analyseras som en serie steg eller sekventiella steg, som består av (1) igenkännandet av materialet som är fagocytoserat, (2) i bildandet av fagosomen, som är en slags intracellulär vesikel, och ( 3) vid bildandet av fagolysosomen, en händelse som slutar med "matsmältningen".

Erkännandestadiet

Fagocytos är inte en enkel process. Bland många andra saker involverar det igenkänning av specifika signaler och bindning av partiklar eller organismer till specifika receptorer belägna på utsidan av plasmamembranet i fagocytiska celler..

Denna inledande process kan betraktas som en typ av "neutralisering", särskilt när det gäller fagocytos förmedlad av vissa celler i immunsystemet, som är ansvariga för eliminering av invaderande celler..

Således är ytan av plasmamembranet på fagocytiska celler (eller av encelliga organismer som är fagocytiska) utrustade med ett batteri av receptorer som kan känna igen specifika molekyler (ligander) som finns på ytan av invaderande celler eller som är typiska för matpartiklar.

Dessa receptorer, som vanligtvis är integrerade membranproteiner med extracellulära förlängningar, binder till sina ligander, vilket utlöser en serie interna signalhändelser som skickar ett meddelande som översätts som "det finns mat ute.".

Fagosombildningsstadium

När cellen som slukar en matpartikel eller annan "främmande" cell får meddelandet skickat från ytan, inträffar en invagination i plasmamembranet, vilket innebär att cellen "sväljer" det material som ska fagocyteras och omger det med sitt eget membran..

I detta skede observeras hur membranet sprider sig över den andra cellen och denna förlängning kallas ibland en ”pseudopod”. När ändarna på pseudopoden kommer ihop och omsluter det främmande elementet bildas en intern "vesikel" som kallas fagosom..

Fagolysosombildning och matsmältningsstadium

Fagosomerna som innehåller de fagocytiserade elementen är intracellulära vesiklar täckta av ett membran. Dessa har förmågan att smälta samman med andra intracellulära organeller: lysosomer.

Fusionen mellan fagosomer och lysosomer ger upphov till fagolysosomer, vilket motsvarar de sammansatta organellerna där "matsmältningen" eller "upplösning" av de fagocyterade föreningarna sker (oavsett om de är hela celler, delar av dem eller andra extracellulära molekyler).

Eftersom lysosomer är organeller som är ansvariga för nedbrytningen av bristfälligt eller avfall intracellulärt material, har de olika hydrolytiska och proteolytiska enzymer som ger dem förmågan att sönderdelas (i mindre fragment) de partiklar som finns i fagosomerna med vilka de smälter samman.

Materialet som härrör från denna fagolysosomala nedbrytning kan definitivt elimineras som avfall från fagocytiska celler eller det kan användas som en "byggsten" för syntesen av nya intracellulära föreningar..

Funktioner

Fagocytos har många viktiga funktioner i eukaryota organismer. I exempelvis protozoer och andra encelliga varelser är denna process nödvändig för näring, eftersom det mesta av maten intas på detta sätt.

I många flercelliga organismer är å andra sidan fagocytos avgörande för specifikt och ospecifikt försvar, det vill säga för medfödd immunitet och adaptiv immunitet..

Den har väsentliga funktioner i "förstörelsen" av invaderande patogena mikroorganismer såsom bakterier, parasiter, etc., och är också involverad i återupprättandet av normala tillstånd på de platser där infektion eller inflammation har inträffat, det vill säga det är viktigt för sårreparation.

Även i det immunologiska sammanhanget är fagocytos väsentlig för processerna för antigenpresentation och aktivering av specifika lymfocyter i immunsystemet (B-celler och T-celler), som deltar i försvaret av kroppen mot främmande eller främmande medel..

Fagocytos är också involverat i eliminering och "återvinning" av celler i kroppen som går igenom apoptotiska händelser, så att deras komponenter kan återanvändas eller riktas till bildandet av nya intracellulära molekyler eller organeller..

Som ett konstigt faktum är makrofager i människokroppen ansvariga för det dagliga intaget av mer än 100 miljoner erytrocyter som slits ut eller fungerar felaktigt i blodomloppet..

Celler i immunsystemet som utför fagocytos

Celler i immunsystemet som utför fagocytos kan också använda många mekanismer för att förstöra patogener, såsom:

Syreradikaler

De är mycket reaktiva molekyler som reagerar med proteiner, lipider och andra biologiska molekyler. Under fysiologisk stress kan mängden syreradikaler i en cell öka dramatiskt och orsaka oxidativ stress, vilket kan förstöra cellstrukturer.

Kväveoxid

Det är en reaktiv substans, som liknar syreradikaler, som reagerar med superoxid för att skapa andra molekyler som skadar olika biologiska molekyler..

Antimikrobiella proteiner

De är proteiner som specifikt skadar eller dödar bakterier. Exempel på antimikrobiella proteiner inkluderar proteaser, som dödar olika bakterier genom att förstöra essentiella proteiner, och lysozym, som attackerar cellväggarna hos grampositiva bakterier..

Antimikrobiella peptider

Antimikrobiella peptider liknar antimikrobiella proteiner genom att de attackerar och dödar bakterier. Vissa antimikrobiella peptider, såsom defensiner, attackerar bakteriecellmembran.

Bindande proteiner

Bindande proteiner är ofta viktiga aktörer i det medfödda immunsystemet eftersom de konkurrerar konkurrenskraftigt till proteiner eller joner som annars skulle ha varit fördelaktiga för bakterier eller viral replikering..

Referenser

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., ... Walter, P. (2004). Essentiell cellbiologi. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Brown, E. (1995). Fagocytos. BioEssays, 17(2), 109-117.
3. Garrett, W. S. och Mellman, I. (2001). Studier av endocytos. I Dendritiska celler (För det andra, s. 213-cp1). Academic Press.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H.,… Martin, K. (2003). Molekylär cellbiologi (5: e upplagan). Freeman, W. H. & Company.
5. Platt, N., & Fineran, P. (2015). Mätning av cellernas fagocytiska aktivitet. Metoder inom cellbiologi, 126, 287-304.
6. Rosales, C., & Uribe-Querol, E. (2017). Fagocytos: En grundläggande process i immunitet. BioMed Research International, 1-18.
7. Sbarra, A. J. och Karnovskyi, M. L. (1959). Den biokemiska grunden för fagocytos. Journal of Biological Chemistry, 2. 3. 4(6), 1355-1362.
8. Solomon, E., Berg, L. och Martin, D. (1999). Biologi (5: e upplagan). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.
9. Stuart, L. M., & Ezekowitz, R. A. B. (2005). Fagocytos: Elegant komplexitet. Immunitet, 22(5), 539-550.