Концепція, механізм і послідовність фагоцитозу

Ви коли-небудь замислювалися, як вірус або інший інфекційний агент вторгнутися до клітини, щоб зробити інфекцію? Багато клітин необхідно переноситися на різні речовини, такі як бактерії, клітини мертвих хазяїв та сміття з інших клітин або середовища, через їх плазматичну мембрану та цитоплазму з різних причин.

Деякі клітини можуть використовувати різні способи, такі як іонні насоси або осмос, для рухомих макромолекул, а також хімічних речовин через плазматичну мембрану та цитоплазму. Але великі частинки, такі як віруси та бактерії, занадто великі, щоб використовувати невеликі канали для транспортування через клітинну мембрану. Поглинати більші частинки, клітини використовують процес, що називається ендоцитозом. Існує кілька різних типів ендоцитозу, один з яких називається фагоцитозом.

Піноцітоз та рецептор-опосередкований ендоцитоз.

Що таке фагоцитоз?

Фагоцитоз - це процес, в якому клітина пов`язана з бажаною частиною на поверхні, а потім огортає і занурює його в. Процес фагоцитозу часто виникає, коли клітина намагається щось знищити, наприклад, вірус або інфіковану клітину, і часто використовується клітинами імунної системи.

Фагоцитоз не станеться, якщо клітина не знаходиться в фізичному контакті з частинки, яку вона хоче поглинати. Рецептори клітин, що використовуються для фагоцитозу, залежать від типу клітини. Це найбільш поширені з них:

• Рецептори Opsonin: Використовуються для зв`язування бактерій або інших частинок, які були покриті антитілами імуноглобуліну G (або IgG) імунної системи. Імунна система охоплює потенційні загрози до антитіл, щоб інші клітини знали, що вони повинні бути знищені. Крім того, імунна система може використовувати групу складних білків для маркування бактерій, що називаються системою комплементу. Система комплементу - це ще один спосіб імунної системи, щоб знищити збудники та загрози до тіла.
• Рецептори викидаються: зв`язуються з молекулами, які виробляються бактеріями. Більшість бактерій та клітин виробляють матрицю білків, що оточують себе (називається "позаклітинною матрицею"). Матриця є ідеальним способом для імунної системи для ідентифікації чужорідних типів в організмі, оскільки клітини людини не виробляють однакову матрицю білків.
• Високі рецептори: Рецептори, що називаються на честь аналогічного рецептора в фруктових мухах, кодуючими загрозою геном, які зв`язуються з певними молекулами, виробленими бактеріями. Високоподібні рецептори є ключовою частиною вродженої імунної системи, як це пов`язано з бактеріальним збудником, вони визнають конкретні бактерії та активують імунну відповідь. Є багато різних типів високих рецепторів, що виробляються організмом, всі, які зв`язують різні молекули.
• Антитіла: Деякі імунні клітини утворюють антитіла, які зв`язуються з певними антигенами. Цей процес схожий на те, як аналогічні рецептори розпізнають та визначають, який тип бактерій заражає власника. Антигени - це молекули, що діють як патогенна "візитна картка", оскільки вони допомагають імунній системі зрозуміти, з якою загрозою це стосується.

Як виникає фагоцитоз?

Для реалізації процесу фагоцитозу клітини повинні виконувати кілька послідовних дій. Майте на увазі, що різні типи клітин виконують фагоцитоз різними способами.

• Вірус і клітина повинні контактувати один з одним. Іноді імунна клітина випадково потрапляє в вірус у крові. В інших випадках клітини переміщуються через процес, що називається "хемотаксис". Хемотаксис означає рух мікроорганізму або клітин у відповідь на хімічний стимул. Багато клітин імунної системи рухаються у відповідь на цитокіни, невеликі білки, що використовуються спеціально для передачі сигналів у клітині. Сигнальні клітини цитокінів для переміщення в певну область тіла, де виявляється частинка (у нашому випадку, вірус). Це характерно для інфекційних областей (наприклад, рана шкіри, ураженого бактеріями).
• Вірус асоціюється з рецепторами на поверхні клітини макрофагу. Пам`ятайте, що різні типи типів клітин виражають різні рецептори. Деякі рецептори є загальними, що означає, що вони можуть визначити спонтанну молекулу порівняно з потенційною загрозою, тоді як інші є дуже специфічними, наприклад, подібними до аналогічних рецепторів або антитіл. Макрофаг не ініціює фагоцитоз без успішного зв`язування рецепторів клітинної поверхні.
• Віруси також можуть мати поверхневі рецептори, специфічні для вірусів на макрофазі. Віруси повинні отримати доступ до цитоплазми або ядром клітини-хазяїна, щоб повторювати та викликати інфекцію, тому вони використовують їх поверхневі рецептори для взаємодії з клітинами імунної системи та використовувати імунну відповідь на запис клітин. Іноді, коли вірус та клітина-хазяїн взаємодіють, клітина-хазяїн може успішно знищити вірус і зупинити поширення інфекції. В інших випадках клітина-хазяїн поглинає вірус, який починає повторювати. Як тільки це станеться, інфікована клітина ідентифікується і знищується іншими клітинами імунної системи, щоб зупинити вірусну реплікацію та розподіл інфекції.

• Макрофаг починає обертатися навколо вірусу, поглинаючи його в кишеню. Замість того, щоб переміщати великий елемент через плазмову мембрану, яка може пошкодити його, фагоцитоз використовує інвагінацію, щоб захопити частинку всередині, огортаючи його навколо. Інвагінація - це дія згинання всередині себе, щоб утворити порожнину або сумку. Кейдж фіксує вірус всередині, створюючи кишеньковий перерву без пошкодження плазмової мембрани. Пам`ятайте, що клітини досить гнучкі та рідини.

• Захоплений вірус повністю закритий у формі бульбашкової структури, що називається "fagos", всередині цитоплазми. Кишенькові губи, утворені в результаті інвагінації, затягують один одного, щоб закрити розрив. Ця дія створює фагосома, де плазматична мембрана рухається навколо частинки, безпечно розміщуючи його всередині клітини.

• Фагосоми зливаються з лізосом, стаючи "фаголізосом". Лізосом також є бульбашковими структурами, подібними до фагів, які обробляються відходами всередині клітини. Для кращого розуміння функцій лізосом, префікс "лізис" означає розділення або розчинення. Без злиття з лізосом, фагомія не здатна нічого робити з вмістом всередині.
• Фаголізосома знижує рН, щоб знищити їх вміст. Лізосома або фаголізосома здатні знищувати речовину всередині себе, різко зменшуючи рН внутрішнього середовища. Зменшення рН робить навколишнє середовище у фаголісосом дуже кислотним. Це ефективний спосіб вбити або нейтралізувати все, що знаходиться всередині фагелікосомах, щоб запобігти інфікування клітин. Деякі віруси фактично використовують зменшений рН, щоб уникнути фаголісосом і починають повторюватися всередині клітини. Наприклад, грип використовує зменшення рН, щоб активувати конформаційні зміни, що дозволяє йти в цитоплазму.
• Після того, як вміст був нейтралізований, фагелікосома утворює залишкове тіло, яке містить відходи від фаголізосоми. Залишковий орган в кінцевому підсумку виходить з клітини.

Фагоцитоз та імунна система

Фагоцитоз - важливий компонент імунної системи. Кілька типів клітин імунної системи виконуються фагоцитозом, таким як нейтрофіли, макрофаги, дендритні клітини та у лімфоцитах. Дія фагоцитарних патогенних або чужорідних частинок дозволяє клітинам імунної системи знати, з чого вони борються з. Знаючи ворога, клітини імунної системи можуть специфічно цілюватися на подібні частинки, що циркулюють в організмі.

Ще однією особливістю фагоцитозу в імунній системі є поглинання та руйнування збудників (таких як віруси або бактерії) та інфіковані клітини. Знищення інфікованих клітин, імунна система обмежує швидкість розповсюдження та відтворення інфекції. Раніше ми згадували, що фаголізосома створює кислотне середовище для руйнування або нейтралізації його вмісту. Клітини імунної системи, що виконують фагоцитоз, також можуть використовувати інші механізми руйнування збудників всередині фагола, таких як:

• Кисню радикали: Високореакційні молекули, які реагують з білками, ліпідів та іншими біологічними молекулами. Під час фізіологічного стресу кількість кисню радикалів у клітці може різко збільшувати, викликаючи окислювальний стрес, здатний знищити клітинні структури.
• Оксид азоту: Реактивне речовина, подібне до кисневих радикалів, що реагує з супероксидом для створення додаткових молекул, що руйнують різні типи біологічних молекул.
• Антимікробні білки: Білки, які специфічно пошкоджують або вбивають бактерії. Приклади антимікробних білків включають протеази, які вбивають різні бактерії, руйнуючи основні білки та лізоцим, атакуючи клітинних стін грампозитивних бактерій.
• Антимікробні пептиди: Подібно до антимікробних білків, оскільки бактерії також атакують і вбивають. Деякі антимікробні пептиди, такі як дефаксини, атакують бактеріальні клітинні мембрани.
• Зв`язування білків: є важливими гравцями вродженої імунної системи, як конкурують з білками або іонами, які в іншому випадку можуть бути корисними для бактерій або вірусної реплікації. Laktorrin - зв`язуючий білок, виявлений у слизових оболонках, і зв`язує іони заліза, необхідні для росту бактерій.