FAGOCITOZA: STADIJI I FUNKCIJE - BIOLOGIJA

Fagocitoza je proces u kojem se stanice „hvatanje” molekule i različite tvari od okolnog medija zbog formiranja invaginacija plazma membrane, tvoreći unutarstanične vezikule poznat kao endosome. Fagocitoza, zajedno s pinocitozom i endocitozom posredovanom receptorima, dodaju tri vrste endocitoze

Pinocitoza uključuje gutanje tekućine i malih molekula, dok endocitoza posredovana receptorima uključuje vezanje specifičnih molekula na proteine membranskih receptora. Fagocitoza se smatra oblikom hrane jer je povezana s gutanjem velikih molekula, drugih stanica ili "krhotina" iz drugih stanica.

Fagocitoza bakterije (Izvor: GrahamColm na engleskoj Wikipediji putem Wikimedia Commonsa)

U višećelijskim organizmima kao što su biljke, životinje i gljivice, nemaju sve stanice sposobnost zahvatanja vanjskih elemenata, što znači da u tu svrhu postoje neke specijalizirane stanice, poznate kao "fagocitne stanice".

Fagocitne ćelije raspoređene su po svim tjelesnim tkivima i obavljaju različite funkcije. Makrofagi su dobar primjer fagocitnih stanica koje pripadaju imunološkom sustavu, čija je funkcija obrana od mikroorganizama koji ulaze u naše tijelo.

Fagocitoza / fotografija oporavljena od phagositosis77.blogspot.com

Proces fagocitoze ne bi imao smisla u eukariotskim stanicama bez postojanja vrste unutarćelijskog organele koja se naziva lizosom, budući da se tamo hranjive tvari iz materijala koje stanice fagocitoze "prerađuju" ili "probavljaju".

Fagocitoza je poznata i kao "heterofagija" (gutanje vanćelijskih spojeva), budući da se razlikuje od "autofagije", što je normalan proces koji se odvija u lizosomima gotovo svih eukariotskih stanica.

Faze

Nakon što makrofag proguta virus (1-3), on ga razbija na komade s lizosomskim enzimima (4,5) koji se potom oslobađaju iz stanice kao bezopasni otpad (6). Fotografija preuzeta s: askabiologist.asu.edu.

U višim eukariotskim organizmima glavne fagocitne stanice potječu iz zajedničkog prekursora koji potiče iz koštane srži. Te ćelije su poznate kao "bijele krvne stanice" i polimorfonuklearni su leukociti (neutrofili), monociti i makrofagi.

Proces fagocitoze može se analizirati kao niz koraka ili sekvencijalnih stadija, koji se sastoje od (1) prepoznavanja materijala koji se fagocitozira, (2) u stvaranju fagosoma, koji je vrsta unutarćelijskog vezikula, i (3) u stvaranju fagolizoma, događaju koji završava "probavom".

Faza prepoznavanja

Fagocitoza nije jednostavan proces. Između ostalog, uključuje prepoznavanje specifičnih signala i vezanje čestica ili organizama za specifične receptore koji se nalaze na vanjskom licu plazma membrane fagocitnih stanica.

Ovaj se početni postupak može smatrati svojevrsnom "neutralizacijom", posebno kada je u pitanju fagocitoza posredovana određenim stanicama imunološkog sustava, koje su odgovorne za uklanjanje invazivnih stanica.

Dakle, površina plazma membrane fagocitnih stanica (ili jednostaničnih organizama koji fagocitiraju) obdarena je baterijom receptora koja mogu prepoznati specifične molekule (ligande) koje se nalaze na površini invazivnih stanica ili koji su tipični za čestice hrane.

Ti receptori, koji su općenito integralni membranski proteini s izvanćelijskim ekstenzijama, vežu se za svoje ligande, pokrećući niz događaja unutarnje signalizacije koji šalju poruku koja se prevodi kao "vani postoji hrana".

Faza formiranja fagosoma

Nakon što ćelija koja zahvata čestice hrane ili neku drugu „stranu“ ćeliju primiti poruku koja se šalje s površine, u plazma membrani dolazi invaginacija, što znači da ćelija „proguta“ materijal koji će biti fagocitoziran, okružujući ga vlastitom membranom.,

U ovoj se fazi opaža kako se membrana širi preko druge stanice, a ovo proširenje je ponekad poznato i kao "pseudopod". Kad se krajevi pseudopoda spoje, obuhvaćajući strani element, formira se unutarnja "vezikula" koja se naziva fagosom.

Stadij fagolizoma i probava

Fagosomi koji sadrže fagocitozne elemente su unutarćelijske vezikule prekrivene membranom. Oni se imaju sposobnost fuzije s drugim unutarćelijskim organelama: lizosomima.

Spajanjem fagosoma i lizosoma nastaju fagolizosomi, koji odgovaraju složenim organelama u kojima se odvija "probava" ili "raspad" fagocitoziranih spojeva (bilo da su to cijele stanice, njihovi dijelovi ili druge izvanstanične molekule).

Budući da su lizosomi organele odgovorne za razgradnju manjkavog ili otpadnog unutarćelijskog materijala, obdareni su različitim hidroliznim i proteolitičkim enzimima koji im daju sposobnost da razgrade (na manje fragmente) čestice sadržane u fagosomima s kojima se nalaze sjediniti.

Materijal koji nastaje kao rezultat ove fagolizosomske razgradnje može se definitivno eliminirati kao otpadni materijal fagocitnih stanica ili se može koristiti kao "građevni blok" za sintezu novih unutarćelijskih spojeva.

Značajke

Fagocitoza ima mnoge važne funkcije u eukariotskim organizmima. Na primjer, kod protozoa i drugih jednostaničnih bića, ovaj je proces ključan za prehranu, budući da se većina hrane guta na ovaj način.

Fagocitoza u amebi (Izvor: Miklos via Wikimedia Commons)

S druge strane, u mnogim je višećelijskim organizmima fagocitoza ključna za specifičnu i nespecifičnu odbranu, odnosno za urođeni imunitet i adaptivni imunitet.

On ima primarne funkcije u "uništavanju" invazivnih patogenih mikroorganizama poput bakterija, parazita itd., A također je uključen u ponovno uspostavljanje normalnih stanja na mjestima na kojima je došlo do infekcije ili upale, to je važno za popravak rana.

U imunološkom kontekstu, fagocitoza je bitna za procese prezentiranja antigena i aktiviranje specifičnih limfocita imunološkog sustava (B i T stanice) koji sudjeluju u obrani tijela od stranih ili stranih uzročnika.

Fagocitoza je također uključena u eliminaciju i "recikliranje" stanica u tijelu koje prolaze kroz apoptotske događaje, tako da se njihove komponente mogu ponovno upotrijebiti ili usmjeriti na stvaranje novih unutarćelijskih molekula ili organela.

Kao zanimljiva činjenica, makrofagi u ljudskom tijelu odgovorni su za svakodnevno unošenje više od 100 milijuna eritrocita koji se istroše ili ne rade u krvotoku.

Stanice imunološkog sustava koje izvode fagocitozu

Stanice imunološkog sustava koje izvode fagocitozu također mogu koristiti mnoge mehanizme za uništavanje patogena, kao što su:

Kisik radikali

To su visoko reaktivne molekule koje reagiraju s proteinima, lipidima i drugim biološkim molekulama. Tijekom fiziološkog stresa količina kisikovih radikala u stanici može se drastično povećati, uzrokujući oksidativni stres, koji može uništiti stanične strukture.

Dušikov oksid

To je reaktivna tvar, slična kisikovim radikalima, koja reagira sa superoksidom kako bi stvorila druge molekule koje oštećuju razne biološke molekule.

Antimikrobni proteini

To su proteini koji specifično oštećuju ili ubijaju bakterije. Primjeri antimikrobnih proteina uključuju proteaze koje ubijaju razne bakterije uništavanjem esencijalnih proteina i lizocim koji napada stanične grame gram pozitivnih bakterija.

Antimikrobni peptidi

Antimikrobni peptidi slični su antimikrobnim proteinima jer napadaju i ubijaju bakterije. Neki antimikrobni peptidi, poput defenzina, napadaju bakterijske stanične membrane.

Vezujući proteini

Vezni proteini su često važni igrači urođenog imunološkog sustava, jer se natjecateljski vežu na proteine ili ione koji bi inače bili korisni za bakterije ili virusnu replikaciju.

Reference

Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… Walter, P. (2004). Bitna stanična biologija. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
Brown, E. (1995). Fagocitoze. BioEssays, 17 (2), 109-117.
Garrett, WS, & Mellman, I. (2001). Studije endocitoze. U dendritičkim ćelijama (drugi, str. 213-cp1). Akademska štampa.
Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H.,… Martin, K. (2003). Molekularna stanična biologija (5. izd.). Freeman, WH & Company.
Platt, N., & Fineran, P. (2015). Mjerenje fagocitne aktivnosti stanica. Metode u staničnoj biologiji, 126, 287-304.
Rosales, C., i Uribe-Querol, E. (2017). Fagocitoza: temeljni proces imuniteta. BioMed Research International, 1–18.
Sbarra, AJ, i Karnovskyi, ML (1959). Biokemijska osnova fagocitoze. Časopis za biološku kemiju, 234 (6), 1355-1362.
Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologija (5. izd.). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.
Stuart, LM i Ezekowitz, RAB (2005). Fagocitoza: elegantna složenost. Imunitet, 22 (5), 539–550.

FAGOCITOZA: STADIJI I FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2025