Fagocitoza je eden najosnovnejših in hkrati najučinkovitejših obrambnih mehanizmov človeškega telesa. Pravilno delovanje procesa fagocitoze je bistvena sestavina pravilnega imunskega odziva. Ugotovite, kaj pravzaprav je fagocitoza, kako deluje fagocitoza, zakaj je fagocitoza potrebna in kakšne učinke lahko imajo motnje fagocitoze?

Fagocitozaje zaužitje patogenov, drobcev mrtvih celic in drobnih delcev s strani specializiranih celic, imenovanih fagociti. Fagocitozo lahko primerjamo s "čiščenjem" na celični ravni – omogoča celicam, da se znebijo nepotrebnih ali nevarnih elementov.

Vsebina:

  1. Kaj je fagocitoza?
  2. Vloga fagocitoze v telesu
  3. Katere celice so sposobne fagocitoze?
  4. Fagocitoza - vrste
    • spontana (nativna) fagocitoza
    • olajšana fagocitoza
  5. Fagocitoza - stopnje
  6. Fagocitoza - in kaj naprej?
  7. Načini za preprečevanje fagocitoze s strani mikroorganizmov
  8. motnje fagocitoze
    • kronična granulomatozna bolezen
    • ekipa Chediak- Higashi

Kaj je fagocitoza?

Fagocitoza je biološki proces, pri katerem celica absorbira tuje delce. Fenomen fagocitoze je pogost pri mnogih živih organizmih - najbolj primitivni (npr. protozoji) uporabljajo fagocitozo kot način jemanja hrane iz zunanjega okolja.

Pri ljudeh sposobnost fagocitoze uporabljajo predvsem celice imunskega sistema.

Fagocitoza spada med mehanizme prirojene, torej nespecifične imunosti. Proces fagocitoze je torej ena prvih in osnovnih obrambnih linij našega telesa. Poleg svoje vloge v imunskem sistemu je fagocitoza velikega pomena pri ohranjanju tkivne homeostaze (ali ravnovesja).

Fagocitoza omogoča odstranjevanje odmrlih in poškodovanih celic lastnega telesa, kar posledično omogoča učinkovito regeneracijo in rekonstrukcijo vseh tkiv.

Fagocitoza je ena od vrst endocitoze, to je prenos molekul iz zunanjega okoljaznotraj celice. Pri fagocitozi se trdni delci absorbirajo: fagocitna celica jih najprej obda z delčkom lastne celične membrane in nato potegne vase. To ustvari mehurček, ki vsebuje absorbirani delček, imenovan fagosom.

Vsebina fagosoma se nato prebavi z različnimi kemikalijami in encimi. Celoten proces je podoben "pojedanju" delca s strani celice, kar se odraža tudi v izrazu fagocitoza.

Ime izvira iz grškega phagein, kar pomeni "jesti, požreti".

Fagocitoza poteka v našem telesu nenehno - milijarde fagocitov nenehno "jedo" nevarne mikroorganizme, drobce odmrlih celic ali nepotrebne delce. To je običajen, čeprav izjemno zapleten proces.

Pravilno prepoznavanje tarče s strani fagocitne celice in pravilna interakcija med fagocitom in tarčo "napada" zahteva stalno sodelovanje različnih beljakovin, signalnih molekul, protiteles in celic pomoči.

Vloga fagocitoze v telesu

Ni težko uganiti, da je osnovna uporaba procesa fagocitoze obramba našega telesa pred patogeni. Prodor infekcijskega povzročitelja v telo sproži kaskado signalov, ki "pokličejo" fagocitne celice na mesto okužbe.

Začne se akutno vnetje, katerega vloga je nevtralizacija povzročitelja. Fagociti tečejo v lezijo s krvjo, kar predstavlja enega najpomembnejših mehanizmov primarnega imunskega odziva. Na mestu vnetja fagociti "pojedo" tako patogene kot poškodovane celice.

V poteku okužbe imamo opravka z drugo, zelo pomembno vrsto fagocitoze. To je tako imenovana eferocitoza.

Proces eferocitoze vključuje požiranje umirajočih celic, ko se vnetje umiri. Ko fagociti izpolnijo svojo funkcijo in odstranijo patogene, postanejo nepotrebni.

Nato umrejo naravno, čemur sledi eferocitoza, kar pomeni "čiščenje bojišča". Ta vrsta fagocitoze zmanjša vnetje in omogoči telesu, da se vrne v stanje, v katerem je bilo pred okužbo.

Na tem mestu velja poudariti, da je odmiranje celic v našem telesu stalen proces, ne le kot posledica okužbe. Vsaka celica ima določeno življenjsko dobo, po kateri odmre in jo nadomesti nova. Proces programirane celične smrti se imenuje apoptoza.

Apoptoza je naravni pojav, ki omogoča, da se naša tkiva nenehno obnavljajo. Te umirajoče celicebi jih lahko zamenjali z novimi, jih je treba najprej očistiti. Kot zlahka uganete, je to tudi naloga fagocitov.

Apoptotične (umirajoče) celice oddajajo posebne signale na površini svojih celičnih membran, kar omogoča, da jih fagociti prepoznajo in nevtralizirajo.

V tem primeru pride do fagocitoze brez vnetja. Tako vidimo, da fagocitoza ni le metoda obrambe pred tujimi mikroorganizmi, ampak tudi proces, ki omogoča razvoj, preoblikovanje in obnovo vseh tkiv.

Katere celice so sposobne fagocitoze?

Celice, ki lahko izvajajo fagocitozo, se imenujejo fagociti. Glede na učinkovitost in uspešnost fagocitoze ločimo t.i profesionalni in neprofesionalni fagociti.

Neprofesionalni fagociti se s fagocitozo ukvarjajo "redno" - ta proces ni njihova glavna naloga. Včasih pa so v bližini teh celic delci/delci mrtvih celic, ki jih je treba očistiti.

Nato pokažejo neko fagocitno aktivnost, čeprav je v primerjavi s profesionalnimi fagociti bistveno omejena in manj učinkovita. Številne vrste celic so razvrščene kot neprofesionalni fagociti, vklj. epitelijske celice, nekatere celice vezivnega tkiva in tudi žilni endotelij.

Profesionalni fagociti so glavne celice, ki so odgovorne za fagocitozo v našem telesu. Med njimi ločimo predvsem nevtrofilce, monocite in makrofage. Te celice spadajo v družino levkocitov ali belih krvnih celic, ki večinoma opravljajo imunske funkcije. Vse tri vrste profesionalnih fagocitov so specializirane za fagocitozo, čeprav jo vsaka izvaja nekoliko drugače.

Nevtrofilci so glavne celice, ki so odgovorne za nastanek akutnega vnetja. Običajno nevtrofilci krožijo s krvjo po telesu. Ko se okužba začne, se te celice takoj združijo v žarišču bolezni. Nevtrofilno posredovana fagocitoza je hitra in intenzivna: te celice imajo širok nabor načinov za inaktivacijo absorbiranih patogenov.

Monociti, tako kot nevtrofilci, krožijo v krvnem obtoku, vendar lahko zapustijo krvni obtok in kolonizirajo različna tkiva. Zreli monociti se nato spremenijo v tkivne makrofage. Fagocitoza, ki jo posredujejo makrofagi, je manj hitra in veliko počasnejša. Makrofagi so glavni nabor celic, ki jih najdemo na mestih kroničnega vnetja.

Fagocitoza - vrste

Fagocitoza je zapleten proces, ki je odvisen odvrsta fagocitne celice, fagocitni objekt in številne vmesne molekule. Obstajata dve osnovni poti fagocitoze:

  • spontana (nativna) fagocitoza

To je sorazmerno počasi nastajajoča fagocitoza, ki je redko vključena v protimikrobni odziv. Vloga spontane fagocitoze je odstraniti odmrle celice in "očistiti" nepotrebne elemente znotraj tkiv. Za sprožitev spontane fagocitoze je treba spodbuditi t.i "receptorji za odstranjevanje", prisotni predvsem na makrofagih. Ta vrsta fagocitoze je protivnetne narave.

  • olajšana fagocitoza

Olajšana fagocitoza je veliko hitrejša in učinkovitejša od spontane fagocitoze. Zahvaljujoč temu je zelo učinkovit pri uničevanju patogenov. Da bi proces fagocitoze potekal tako intenzivno, je potrebno - kot pove že ime - nekaj zmogljivosti.

Kako lahko fagociti olajšajo njihovo delovanje? Ena najpogostejših metod je posebno "označevanje" predmetov, ki jih je treba odstraniti. Ta proces se imenuje opsonizacija.

Bistvo opsonizacije je pritrditev določenih molekul na površino mikroorganizma. Ta "označeni" patogen je hitro tarča in uničen s prehranjevalnimi celicami. Molekule, ki omogočajo opsonizacijo, se imenujejo opsonini. To so predvsem protitelesa in sestavine t.i sistem komplementa.

Opsonini učinkovito prepoznajo patogene, jih označijo in tako bistveno olajšajo potek procesa fagocitoze.

Fagocitoza - stopnje

Že vemo, katere celice, kdaj in zakaj se ukvarjajo s fagocitozo. Poskusimo torej natančno spremljati potek tega procesa:1. Aktivacija in dotok fagocitov na mesto okužbeProdiranje mikroorganizma v telo povzroči takojšnjo stimulacijo imunskega sistema. Celice v vratih okužbe začnejo pošiljati signal obstoječe grožnje.

Molekule sporočil (predvsem tako imenovani pro-vnetni citokini) se razširijo po krvnem obtoku. Na ta način fagociti "izvedo", da so se okužili in se aktivirajo.

Aktivirani fagociti s krvjo dosežejo mesto okužbe. Učinkovit dotok fagocitov na pravo lokacijo je mogoč zahvaljujoč t.i kemotaksija. Gre za proces usmerjenega gibanja celic pod vplivom kemičnih signalov.

Aktivni fagociti imajo tudi sposobnost prehajanja skozi stene krvnih žil in ustvarjajo vnetni infiltrat na mestuokužbe.

2. Diagnoza patogena

Ko fagociti dosežejo mesto okužbe, začnejo prepoznavati patogene. Ta proces pogosto olajšajo druge molekule (za olajšano fagocitozo glejte razdelek 4). Vsak fagocit ima na površini svoje celične membrane t.i receptorje ali beljakovine, ki omogočajo prepoznavanje različnih molekul.

Ko so stimulirani receptorji, ki so odgovorni za prepoznavanje mikroorganizmov, se fagocit tesno veže na tarčo napada.

3. Absorpcija patogena

Fagocit, ki se "prilepi" na patogen, začne proces njegove absorpcije. Fagocitna celična membrana začne obkrožati patogena in se "plezati" po njegovih robovih. Tako nastane mehurček, ki vsebuje mikroorganizem. Ta mehurček, imenovan fagosom, je zdaj znotraj fagocitne celice. Za popolno nevtralizacijo mikroorganizma je potrebno uničiti vsebino fagosoma.

Prebava vsebine fagosoma

Da bi se vsebina fagosoma prebavila, je treba v njegovo notranjost dostaviti prebavne encime. Takšni encimi so shranjeni v posebnih veziklih, imenovanih lizosomi.

Zadnja stopnja fagocitoze torej zahteva združevanje vsebine lizosomov z vsebino fagosoma – tako nastane t.i. fagolizosom.

Encimi v lizosomih lahko razgradijo večino kompleksnih kemikalij, kar povzroči uničenje mikroorganizma. Odstranjevanje patogena s sodelovanjem prebavnih encimov se imenuje neodvisno od kisika.

Kot lahko zlahka uganete, obstaja tudi izločanje, odvisno od kisika. Je veliko hitrejši in učinkovitejši, vendar to zmorejo le nekateri fagociti. Od kisika odvisno izločanje poteka le v celicah z zmožnostjo generiranja t.i "eksplozija kisika".

Eksplozija kisika je nenadno sproščanje zelo aktivnih kisikovih vrst (npr. vodikovega peroksida), ki ima močan protimikrobni učinek. Eksplozija kisika začne vrsto kemičnih reakcij, ki vodijo do hitre odstranitve patogenov. Od kisika odvisno mikrobno uničenje je predvsem značilno za nevtrofilce.

Fagocitoza - in kaj naprej?

Proces fagocitoze se konča s prebavo fagosoma v celici. Kaj se zgodi poleg ostankov uničenih delcev? Fagocitna celica se znebi večine nepotrebnih produktov tako, da jih preprosto "vrže" ven. Vendar pa je nekaj materiala, ki ostane po prebavi, lahko zelo koristno.

Nekateri fagociti igrajo tudi druge vloge v imunskem sistemu. Dober primerobstajajo makrofagi, ki se poleg fagocitoze ukvarjajo tudi s t.i predstavitev antigenov. Predstavitev antigena temelji na prikazu drugih imunskih celic fragmentov uničenih mikroorganizmov.

Makrofag po končani fagocitozi patogena izpostavi del fagocitnega materiala na svoji površini in nato z njim "potuje" po telesu.

Vsaka celica imunskega sistema, ki jo sreča, se zahvaljujoč temu "nauči", kako prepoznati danega patogena. Ta pojav je izjemno pomemben pri izgradnji učinkovitih mehanizmov protimikrobne obrambe.

Prav tako je vredno vedeti, da se proces fagocitoze ne konča vedno s končnim uničenjem mikroorganizma. Obstajajo patogeni, ki lahko preživijo znotraj fagosomov zahvaljujoč posebej razvitim obrambnim mehanizmom. Dober primer so bacili tuberkuloze, ki lahko preživijo v makrofagih več let.

Načini za preprečevanje fagocitoze s strani mikroorganizmov

Fagocitoza kot način za odpravo "bioloških nasprotnikov" je zelo star mehanizem. Zaradi tega so nekateri mikroorganizmi uspeli razviti načine, kako se izogniti ali preživeti fagocitozo. Tukaj so njihovi primeri:

  • ubijanje fagocitov

Zdi se, da je najlažji način, da se izognete fagocitozi, nevtraliziranje celice, ki jo povzroča. Nekateri mikroorganizmi so sposobni proizvajati snovi, ki nepopravljivo poškodujejo fagocite. Primer takega patogena je staphylococcus aureus (latinskoStaphylococcus aureus ), ki proizvaja toksine, ki z uničenjem celične membrane fagocitov povzročijo njihovo smrt.

  • izumrtje vnetnega odziva

Vnetje v vratih okužbe olajša prenos signala okužbe. Zahvaljujoč temu je mogoča aktivacija in prihod fagocitov na pravo lokacijo. Obstajajo patogeni, ki se lahko prikrijejo tako, da jih gostiteljev imunski sistem ne prepozna in da se izognejo vnetju.

  • izogibanje opsonizaciji

Opsonizacija ali posebno "označevanje" patogenov je eden najučinkovitejših načinov za olajšanje fagocitoze. Ni čudno, da se mu mikrobi poskušajo izogniti. Nekateri sevi stafilokokov lahko uničijo opsonine ali jih skrijejo na svoji površini.

  • izogibanje prepoznavanju fagocitov

Da se proces fagocitoze začne, je treba po fagocitu prepoznati škodljivost določenega mikroorganizma. Nekateri patogeni, kot so spiroheteTreponema pallidumpovzročajoSifilis lahko na svojo površino pritrdi antigene, podobne gostiteljskim celicam. Imunski sistem jih nato prepozna kot svoje, kar omogoča, da se patogeni izognejo fagocitozi.

  • blokada proizvodnje fagosomov

Ena od ključnih stopenj fagocitoze je obdajanje napadenega mikroorganizma z mehurčkom, ki se nato absorbira v celico. V naravi pa obstaja veliko načinov, kako se temu izogniti. Nekateri mikrobi proizvajajo snovi, ki razgradijo steno fagosoma. Modra oljna palica uporablja drugačen mehanizem ( Pseudomonas aeruginosa ). Ta bakterija proizvaja spolzko prevleko (biofilm) okoli sebe, ki preprečuje nastanek tega mehurčka.

  • preživetje znotraj fagocita

Fagolizosom postane končni habitat patogenov med fagocitozo. Njegovo okolje je izjemno sovražno; poln je encimov in ubijalskih snovi. Lahko pa mikroorganizmi razvijejo mehanizme, ki jim omogočajo preživetje tudi v tako težkih razmerah. En primer je tuberkuloza ( Mycobacterium tuberculosis ). Ta bakterija je razvila posebno celično membrano z zelo visoko vsebnostjo lipidov, na katero ne vplivajo standardni prebavni encimi.

  • pobeg iz fagosoma

Kakor neverjetno se sliši pobegniti iz fagosoma, obstajajo mikrobi, ki so razvili tako pameten obrambni mehanizem. Listeria monocytogenes proizvaja snovi, ki lahko uničijo steno fagosoma. Še več, ta patogen se lahko po pobegu iz fagosoma namnoži znotraj fagocita in tudi preseže njegove meje.

motnje fagocitoze

Pravilno potekajoč proces fagocitoze je temeljnega pomena za nemoteno delovanje imunskega sistema. Motnje v nekaterih fazah fagocitoze so osnova bolezni imunske pomanjkljivosti. Primeri takšnih bolezni so:

  • kronična granulomatozna bolezen

Vzrok kronične granulomatozne bolezni je motnja fagocitoze v fazi generiranja kisikovega izbruha. Pomanjkanje ustreznega encima (t. i. NADPH oksidaze) preprečuje nastanek reaktivnih kisikovih vrst, kar pa ne omogoča hitrega in učinkovitega odstranjevanja mikroorganizmov.

Poškodba encima ima genetsko ozadje, zato še ni vzročnega zdravljenja bolezni. Pri kronični granulomatozni bolezni se zaradi neustreznega intracelularnega eliminacijskega sistema razvijejo pogoste okužbe, abscesi in granulomi.patogeni.

  • Chediak- Higashi Team

Pri Chediak-Higashi sindromu je napaka v fagocitozi na stopnji povezave fagosom-lizosom. Genetska mutacija enega od proteinov prepreči prenos prebavnih encimov v mehurček, ki vsebuje patogen, in tako prepreči njegovo izločanje.

Za sindrom Chediak-Higashi so poleg občutne okvare imunosti značilni tudi albinizem in motnje v delovanju živčnega sistema.

O avtorjuKrzysztof BialaziteŠtudentka medicine na Collegium Medicum v Krakovu, ki počasi vstopa v svet nenehnih izzivov zdravnikovega dela. Zanimajo jo predvsem ginekologija in porodništvo, pediatrija in medicina življenjskega sloga. Ljubitelj tujih jezikov, potovanj in gorskega pohodništva.

Preberite več člankov tega avtorja

Kategorija:

Imunski sistem