FAGOCITOZE: POSMI UN FUNKCIJAS - BIOLOĢIJA - 2025

Fagocitozi ir process, kurā šūnas "uztveršanas" molekulu un dažādas vielas no apkārtējā vidē, jo veidošanos invaginations no plazmas membrānas, kas veido starpšūnu vezikulas pazīstami kā endosomes. Fagocitoze kopā ar pinocitozi un receptoru starpniecību endocitozi veido trīs endocitozes veidi

Pinocitoze ir saistīta ar šķidruma un mazu molekulu uzņemšanu, savukārt ar receptoru starpniecību saistīta endocitoze ietver īpašu molekulu saistīšanos ar membrānas receptoru olbaltumvielām. Fagocitozi uzskata par pārtikas veidu, jo tā ir saistīta ar lielu molekulu, citu šūnu vai “atlieku” uzņemšanu no citām šūnām.

Baktērijas fagocitoze (Avots: GrahamColm angļu Vikipēdijā, izmantojot Wikimedia Commons)

Daudzšūnu organismos, piemēram, augos, dzīvniekos un sēnītēs, ne visām šūnām piemīt spēja absorbēt ārējos elementus, kas nozīmē, ka šim nolūkam ir dažas specializētas šūnas, kuras sauc par “fagocītiskajām šūnām”.

Fagocītiskās šūnas ir sadalītas visos ķermeņa audos un veic dažādas funkcijas. Makrofāgi ir labs piemērs fagocītiskajām šūnām, kas pieder imūnsistēmai, kuru funkcija ir aizsargāt mūs no mikroorganismiem, kas nonāk mūsu ķermenī.

Fagocitoze / Foto atgūts no phagositosis77.blogspot.com

Fagocitozes procesam eikariotu šūnās nebūtu jēgas, ja nepastāv tāda intracelulāra organoļa tips, ko sauc par lizosomu, jo tieši tur barības vielas no materiāla, no kuras šūnas fagocitozes tiek “apstrādātas” vai “sagremotas”.

Fagocitozi sauc arī par "heterofāgiju" (ārpusšūnu savienojumu uzņemšanu), jo tā atšķiras no "autofagijas", kas ir normāls process, kas notiek praktiski visu eikariotu šūnu lizosomās.

Posmi

Tiklīdz makrofāgi apņem vīrusu (1-3), tas sadalās gabalos ar lizosomu fermentiem (4,5), kas pēc tam izdalās no šūnas kā nekaitīgi atkritumi (6). Foto iegūts no: askabiologist.asu.edu.

Augstāka līmeņa eikariotu organismos galvenās fagocītiskās šūnas tiek iegūtas no kopīga prekursora, kura izcelsme ir kaulu smadzenēs. Šīs šūnas sauc par "baltajām asins šūnām", un tās ir polimorfonukleārie leikocīti (neitrofīli), monocīti un makrofāgi.

Fagocitozes procesu var analizēt kā virkni darbību vai secīgu posmu, kas sastāv no: 1) fagocitizētā materiāla atpazīšanas, 2) fagosomas veidošanās, kas ir sava veida intracelulāra pūslīša, un (3) ) fagolizosomas veidošanās gadījumā, kas beidzas ar “gremošanu”.

Atzīšanas posms

Fagocitoze nav vienkāršs process. Citu starpā tas ietver īpašu signālu atpazīšanu un daļiņu vai organismu saistīšanos ar specifiskiem receptoriem, kas atrodas fagocītisko šūnu plazmas membrānas ārējā virsmā.

Šo sākotnējo procesu var uzskatīt par sava veida "neitralizāciju", it īpaši, ja runa ir par fagocitozi, kuru mediē noteiktas imūnsistēmas šūnas, kuras ir atbildīgas par iebrukušo šūnu likvidēšanu.

Tādējādi fagocītisko šūnu (vai fagocītisko vienšūnu organismu) plazmas membrānas virsma ir apgādāta ar virkni receptoru, kas spēj atpazīt īpašas molekulas (ligandus), kas atrodas uz iebrukušo šūnu vai kas ir raksturīgas pārtikas daļiņām.

Šie receptori, kas parasti ir neatņemami membrānas proteīni ar ārpusšūnu pagarinājumiem, saistās ar saviem ligandiem, izraisot virkni iekšējo signālu notikumu, kas nosūta ziņojumu, kas tulko kā “ārpusē ir pārtika”.

Fagosomu veidošanās stadija

Tiklīdz šūna, kas absorbē pārtikas daļiņas vai citas “svešas” šūnas, saņem ziņojumu, kas nosūtīts no virsmas, plazmas membrānā notiek invaginācija, kas nozīmē, ka šūna “apņem” fagocitizējamo materiālu, apņemot to ar savu membrānu. .

Šajā posmā tiek novērots, kā membrāna izplatās pa otru šūnu, un šo pagarinājumu dažreiz sauc par "pseidopodu". Kad pseidopoda gali sakrīt, norobežojot svešo elementu, veidojas iekšēja "pūslīša", ko sauc par fagosomu.

Fagolizosomu veidošanās un gremošanas stadija

Fagosomas, kurās ir fagocitizētie elementi, ir intracelulāri pūslīši, ko pārklāj membrāna. Viņiem ir spēja saplūst ar citiem intracelulāriem organelliem: lizosomām.

Saplūšana starp fagosomām un lizosomām rada fagolizosomas , kas atbilst savienojuma organellām, kur notiek fagocitizēto savienojumu "sagremošana" vai "sadalīšana" (vai tās būtu veselas šūnas, to daļas vai citas ārpusšūnu molekulas).

Tā kā lizosomas ir organellas, kas ir atbildīgas par nepietiekama vai izšķiesta intracelulāra materiāla sadalīšanos, tās ir apgādātas ar dažādiem hidrolītiskiem un proteolītiskiem fermentiem, kas viņiem dod iespēju sadalīties (mazākos fragmentos) daļiņās, kas atrodas fagosomās, ar kurām sapludināt.

Materiālu, kas rodas šīs fagizizomās sadalīšanās rezultātā, var pastāvīgi izdalīt kā atkritumus no fagocītiskajām šūnām, vai arī to var izmantot kā “celtniecības bloku” jaunu starpšūnu savienojumu sintēzei.

Iespējas

Fagocitozei ir daudz svarīgu funkciju eikariotu organismos. Piemēram, vienšūņos un citās vienšūnu būtnēs šis process ir būtisks uztura nodrošināšanai, jo lielākā daļa pārtikas tiek uzņemta šādā veidā.

Fagocitoze amēbā (Avots: Miklos caur Wikimedia Commons)

No otras puses, daudzos daudzšūnu organismos fagocitoze ir būtiska specifiskai un nespecifiskai aizsardzībai, tas ir, iedzimtai imunitātei un adaptīvai imunitātei.

Tam ir būtiskas funkcijas iebrukušo patogēno mikroorganismu, piemēram, baktēriju, parazītu utt., Iznīcināšanā, kā arī tas ir iesaistīts normālu apstākļu atjaunošanā vietās, kur ir notikusi infekcija vai iekaisums, tas ir, tas ir svarīgi brūču labošana.

Arī imunoloģiskajā kontekstā fagocitoze ir būtiska antigēna prezentācijas un imūnsistēmas specifisko limfocītu (B šūnu un T šūnu) aktivizēšanas procesos, kas piedalās ķermeņa aizsardzībā pret svešiem vai svešiem aģentiem.

Fagocitoze ir iesaistīta arī tādu šūnu izvadīšanā un "pārstrādē", kas iziet cauri apoptotiskiem notikumiem, lai to sastāvdaļas varētu izmantot atkārtoti vai virzīt jaunu intracelulāru molekulu vai organellu veidošanai.

Kā ziņkārīgs fakts ir tas, ka makrofāgi cilvēka ķermenī ir atbildīgi par vairāk nekā 100 miljonu eritrocītu ikdienas norīšanu, kas nolietojas vai nepareizi darbojas asinsritē.

Imūnās sistēmas šūnas, kas veic fagocitozi

Imūnsistēmas šūnas, kas veic fagocitozi, var izmantot arī daudzus mehānismus patogēnu iznīcināšanai, piemēram:

Skābekļa radikāļi

Tās ir ļoti reaģējošas molekulas, kas reaģē ar olbaltumvielām, lipīdiem un citām bioloģiskām molekulām. Fizioloģiskā stresa laikā skābekļa radikāļu daudzums šūnā var dramatiski palielināties, izraisot oksidatīvo stresu, kas var iznīcināt šūnu struktūras.

Slāpekļa oksīds

Tā ir reaktīva viela, līdzīga skābekļa radikāļiem, kas reaģē ar superoksīdu, veidojot citas molekulas, kas bojā dažādas bioloģiskās molekulas.

Pretmikrobu proteīni

Tie ir proteīni, kas īpaši bojā vai iznīcina baktērijas. Antimikrobiālo olbaltumvielu piemēri ir proteāzes, kas iznīcina dažādas baktērijas, iznīcinot būtiskos proteīnus, un lizocīms, kas uzbrūk grampozitīvo baktēriju šūnu sienām.

Pretmikrobu peptīdi

Pretmikrobu peptīdi ir līdzīgi antibakteriāliem proteīniem, jo ​​tie uzbrūk un iznīcina baktērijas. Daži antibakteriālie peptīdi, piemēram, defensīni, uzbrūk baktēriju šūnu membrānām.

Saistošie proteīni

Saistošie proteīni bieži ir svarīgi iedzimtas imūnsistēmas spēlētāji, jo tie konkurējoši saistās ar olbaltumvielām vai joniem, kas citādi būtu bijuši labvēlīgi baktērijām vai vīrusu replikācijai.

Atsauces

1. Alberts, B., Deniss, B., Hopkins, K., Džonsons, A., Lūiss, J., Rafs, M., … Valters, P. (2004). Būtiskā šūnu bioloģija. Abingdons: Garland Science, Taylor & Francis grupa.
2. Brauns, E. (1995). Fagocitoze. BioEssays, 17 (2), 109-117.
3. Garrett, WS, & Mellman, I. (2001). Endocitozes pētījumi. Dendritiskajās šūnās (otrais, 213.-cp1. Lpp.). Akadēmiskā prese.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaizers, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Molekulāro šūnu bioloģija (5. izdevums). Freeman, WH & Company.
5. Platt, N., & Fineran, P. (2015). Šūnu fagocitiskās aktivitātes mērīšana. Methods in Cell Biology, 126, 287-304.
6. Rosales, C., un Uribe-Querol, E. (2017). Fagocitoze: pamata imunitātes process. BioMed Research International, 1. – 18.
7. Sbarra, AJ, & Karnovskyi, ML (1959). Fagocitozes bioķīmiskais pamats. Journal of Biological Chemistry, 234 (6), 1355–1362.
8. Zālamans, E., Bergs, L., un Martins, D. (1999). Bioloģija (5. izdevums). Filadelfija, Pensilvānija: Saunders koledžas izdevniecība.
9. Stjuarts, LM, un Ezekowitz, RAB (2005). Fagocitoze: eleganta sarežģītība. Imunitāte, 22 (5), 539–550.