Phagolysosome sistēma ir šūnu nodalījumu, kas izriet no saplūšana ar phagosome ar lizosoma, ja nav autofāgija; lai arī pirms saplūšanas ar lizosomu fagosoma varētu arī saplūst ar endosomu.
Fagosoma ir nodalījums, ko ieskauj viena membrāna, kas veidojas fagocitozes rezultātā. Jaunizveidotajās fagosomās notiek process, ko sauc par nogatavināšanu, kas ietver tā saplūšanu lizosomās. Šī parādība rada nobriedušu fagolizosomu, kura iekšpuse ir skāba un izteikti hidrolītiska.
Avots: GrahamColm angļu Vikipēdijā
Fagocitozei specializētās šūnas, piemēram, makrofāgi un neitrofīli, iznīcina šūnā iekļuvušos patogēnus un izdala citurīnus, kas veicina iekaisumu. Šie piemēri izceļ fagizosomu nozīmi.
raksturojums
Fagolizosomas raksturo šādi:
- Viņiem ir skābs pH (ap pH 5). Līdzīgi kā lizosomās un endosomās, pH tiek regulēts caur ATPase-V protonu sūkņa kompleksu. Skābais pH rada patogēniem nelabvēlīgu vidi, veicina superoksīda dismutāciju un ir optimāls hidrolītisko enzīmu pH.
Fagolizosomās pH tika noteikts ar dažādām metodēm. Viens no tiem sastāv no tādu krāsvielu kā oranža akridīna lietošanas, kuru fluorescence ir atkarīga no pH.
- Fermentu, kas noārda olbaltumvielas (katepsiņi), lipīdus un cukurus (beta-galaktozidāze), augsta hidrolītiskā aktivitāte. Piemēram, makrofāgos lizocīms palīdz noārdīt baktēriju peptidoglikāna mugurkaulu.
Viena enzīmu aktivitātes noteikšanas metode sastāv no to fagocitozēto daļiņu marķēšanas ar substrātu, kas pēc katalīzes maina to fluorescējošās īpašības. Šo metodi izmanto, lai izmērītu skābekļa brīvos radikāļus (ROS).
- superoksīda aktivitātes eksplozija. NADPH oksidāze piedalās superoksīda radikāļu (O 2 • - ) veidošanā, kas ar superoksīda dismutāzes palīdzību tiek pārveidoti par ūdeņraža peroksīdu (H 2 O 2 ).
Arī superoksīds apvienojas ar slāpekļa oksīdu un veido peroksinitrītu, kam ir pretmikrobu iedarbība.
Bioģenēze
Zīdītāju šūnās ir liels skaits šūnu tipu, kas veic fagocitozi. Šis process sākas ar ligandu mijiedarbību uz receptoru virsmas. Ligands var būt baktērija vai apoptotiska šūna. Receptors, kas piesaistīts ligandam, tiek internalizēts pūslīša formā, ko sauc par fagosomu.
Lai internalizētu, cita starpā ir nepieciešama kināzes aktivizēšana un fosfolipīdu metabolisma maiņa. Tomēr fagosoma nesadalās ligandā. Fagomas lītiskās aktivitātes piešķiršana ir atkarīga no tā mijiedarbības ar lizosomām.
Eksperimentālie pierādījumi liecina, ka jaunizveidotās fagosomas, ko sauc par agrīnajām fagosomām, galvenokārt mijiedarbojas ar endosomām. Fagosomas izsaka signālus, kas izraisa un virza to saplūšanu uz endocītiskā ceļa elementiem.
Pierādījums tam ir tas, ka agrīnās fagosomas satur plazmas membrānas komponentus un tipiskus endosomu proteīnus, piemēram, transferīna receptorus (TfR), EEA1, Rab5, Rab 7.
Agrīno fagosomu saplūšanu ar lizomām var apstiprināt ar to olbaltumvielu sastāvu. Šajā gadījumā fagolizomās ir LAMP un katepīna D olbaltumvielas.
Fagosomu nogatavināšanas regulēšana ir sarežģīta un citu efektoru starpā ir atkarīga no guanīna nukleotīdu apmaiņas olbaltumvielām (GEF), GTP hidrolizējošiem proteīniem (GAP).
Iespējas
Fagocīti jeb šūnas, kas veic fagocitozi, tiek klasificēti kā zemi (neprofesionāli), vidēji (paraprofesionāli) un augsti (profesionāli) fagocītiski kompetenti fagocīti. Neitrofīli un makrofāgi ir profesionāli imūnsistēmas fagocīti.
Šie fagocīti ir atbildīgi par apoptotisko saimnieka šūnu, piesārņojošo daļiņu un organismu ar patogēno potenciālu notveršanu un iznīcināšanu.
Neitrofīli un makrofāgi iznīcina fagocitētos mikrobus. Mikrobu nāvi veic ar šādu darbību virkni:
- Proteolītisko enzīmu, piemēram, elastāzes, aktivizēšana. Šis pēdējais ferments ir serīna proteāze, kas ir iesaistīts daudzu veidu baktēriju nāvē. Vēl viens iesaistītais proteīns ir katepīns G.
- Fagocītu oksidāzes sistēmas aktivizēšana, kas ir multimērisks enzīms, kas atrodams fagolizosomu membrānā. Fagocītu oksidāzi inducē un aktivizē stimuli, piemēram, IFN-gamma un TLR signāli. Šis ferments samazina ROS, izmantojot NADPH kā elektronu donora substrātu.
- Makrofāgi caur slāpekļa oksīda sintāzi rada slāpekļa oksīdu. Šis enzīms katalizē arginīna pārvēršanu citrulīnā un slāpekļa oksīdā, kas reaģē ar superoksīdu, veidojot peroksinitrilu - spēcīgu indi, kas iznīcina mikrobus.
Slimības
Arvien pieaug interese par ģenētisko slimību izpēti, kas saistītas ar fagocitozes defektiem. Papildus šai interesei ir radušās bažas par baktēriju rezistenci pret antibiotikām, kurām ir veidi, kā novērst nāvi fagocītos.
Tādēļ imūnsistēmas izpēte un tās mijiedarbība ar patogēniem mikrobiem ļaus izstrādāt jaunas pretmikrobu stratēģijas.
Hroniska granulomatoza slimība
Hroniska granulomatoza slimība (CGD) rodas imūndeficīta dēļ, kas pacientus bieži cieš no baktēriju un sēnīšu izraisītām infekcijām. Visizplatītākie mikrobi ir Staphylococcus aureus, kā arī Aspergillus, Klebsiella un Salmonella ģinšu sugas.
Simptomi
Pacientiem ar CGD, starp citiem simptomiem, ir iekaisuma stāvoklis, kam raksturīgas granulomas, kolīts, neinfekciozs artrīts, osteomielīts un peri-rektālā pieeja.
Iekaisumu izraisa nepietiekama autofagiskā aizsardzība pret mikrobiem. Līdz ar to IL-1 beta tiek atbrīvots, un T šūnu regulēšana ir slikta.
CGD rodas fermenta NADPH oksidāzes deficīta rezultātā leikocītos. NADPH oksidāzei ir pieci komponenti (gp91, p22, p47, p67 un p40). Visizplatītākā mutācija ir CYBB gēnā, kas kodē gp91.
Retāk mutācija notiek NCF1 gēnā, kas kodē p47, un retākā mutācija notiek NCF2 gēnā, kas kodē p67.
Ārstēšana
Slimību parasti ārstē ar antibiotikām un pretsēnīšu līdzekļiem. Ārstēšana pret gramnegatīvām baktērijām ietver ceftazidīma un karbapēna kombināciju. Kamēr sēnītes ārstē ar perorāliem triazoliem, piemēram, itrakonazolu un posakonazolu.
Periodās, kurās nav infekcijas, ieteicams lietot trimethopīna-sulfametoksazolu kopā ar pretsēnīšu līdzekļiem, piemēram, itrakonazolu.
Atsauces
- Abbas, AK, Lichtman, AH and Pillai, S. 2007. Šūnu un molekulārā imunoloģija. Saunders Elsevier, ASV.
- Kinchen, JK & Ravichandran, KS 2008. Fagosomu nogatavināšana: notiek skābes pārbaude. Dabas apskats Molecular Cell Biology, 9: 781–795.
- Klionsky, DJ, Eskelinen, EL, Deretic, V. 2014. Autofagosomas, fagosomas, autolizosomas, fagolizosomas, autofagolizosomas… Pagaidiet, es esmu sajaukts. Autofagija, 10: 549–551.
- Roos, D. 2016. Hroniska granulomatoza slimība. Britu medicīnas biļetens, 118: 53–66.
- Russell, D., Glennie, S., Mwandumba, H., Heyderman, R. 2009. Makrofāgi soļo savā fagosomā: fagosomu funkcijas dinamiskās pārbaudes. Natural Review Immunology, 9: 594–600.
Vieira, OV, Botelho, RJ Grinstein, S. 2002. Fagosomu nogatavināšana: novecošana graciozi. Biochemestry Journal, 366: 689-704.