Fagolizosom je stanični odjeljak koji proizlazi iz fuzije s phagosome lizosoma, u odsustvu autophagy; iako se fagosom također može stopiti s endosomom prije fuzije s lizosomom.
Fagosom je pretinac okružen jedinstvenom membranom, koji nastaje kao rezultat fagocitoze. Novoformirani fagosom prolazi postupak nazvan sazrijevanje, koji uključuje njegovo spajanje s lizosomima. Ova pojava stvara zreli fagolizom čija unutrašnjost je kisela i visoko hidrolizirajuća.
Izvor: GrahamColm na engleskoj Wikipediji
Stanice specijalizirane za fagocitozu, poput makrofaga i neutrofila, uništavaju patogene koji su ušli u stanicu i izlučuju protuupalne citokine. Ovi primjeri ističu važnost fagolizoma.
karakteristike
Za fagolizosome je karakteristično sljedeće:
- Ima kiseli pH (oko pH 5). Slično kao lizosomi i endosomi, pH se regulira pomoću kompleksa protonske pumpe ATPase-V. Kiseli pH stvara nepodnošljivo okruženje za patogene, pogoduje dismutaciji superoksida i optimalni je pH za hidrolizne enzime.
PH unutar fagolizosoma određen je različitim metodama. Jedna od njih sastoji se od korištenja boja poput akridin naranče, čija fluorescencija ovisi o pH.
- Visoka hidrolatna aktivnost enzima koji razgrađuju proteine (katepsine), lipide i šećere (beta-galaktozidaza). Na primjer, u makrofagovima lizocim pomaže razgraditi peptidoglikansku kralježnicu.
Jedna metoda otkrivanja enzimske aktivnosti sastoji se od obilježavanja čestica koje će biti fagocitozirane sa supstratom koji nakon katalize mijenja njihova fluorescentna svojstva. Ova se metoda koristi za mjerenje ROS-a bez kisika.
- Eksplozija aktivnosti superoksida. NADPH oksidaza sudjeluje u stvaranju superoksidnih radikala (O 2 • -), koji se pretvaraju u vodikov peroksid (H 2 O 2) superoksid dismutazom.
Također, superoksid se kombinira s dušikovim oksidom i tvori peroksinitrit koji ima antimikrobno djelovanje.
biogeneza
Stanice sisavaca posjeduju veliki broj tipova stanica koji izvode fagocitozu. Taj postupak započinje interakcijom liganda na površini receptora. Ligand može biti bakterija ili apoptotska stanica. Receptor vezan za ligand je internaliziran u obliku vezikula, koji se naziva fagosom.
Internalizacija zahtijeva aktivaciju kinaze i promjene metabolizma fosfolipida, među ostalim događajima. Međutim, fagosom ne razgrađuje ligand. Predanost lizičke aktivnosti fagosomu ovisi o njegovoj interakciji s lizosomima.
Eksperimentalni dokazi govore da novoformirani fagosomi, nazvani rani fagosomi, preferiraju interakciju s endosomima. Fagozomi izražavaju signale koji pokreću i usmjeravaju njihovu fuziju do elemenata endocitnog puta.
Dokaz tome je da rani fagosomi sadrže komponente plazme membrane i tipične proteine endosoma, poput receptora za transferin (TfRs), EEA1, Rab5, Rab 7.
Spajanje ranih fagosoma s lizomima može se potvrditi njihovim sastavom proteina. U ovom slučaju fagolizomi imaju proteine LAMP i katepsin D.
Regulacija sazrijevanja fagosoma složena je i ovisi o proteinima za izmjenu gvaninskih nukleotida (GEF), proteinima koji hidroliziraju GTP (GAP), među ostalim učincima.
Značajke
Fagociti, ili stanice koje čine fagocitozu, klasificiraju se kao fagociti niske (neprofesionalne), srednje (paraprofesionalne) i visoke (profesionalne) fagocite. Neutrofili i makrofagi profesionalni su fagociti imunološkog sustava.
Ti su fagociti odgovorni za hvatanje i uništavanje apoptotskih stanica domaćina, kontaminiranje čestica i organizama s patogenim potencijalom.
Neutrofili i makrofagi ubijaju fagocitozirane mikrobe. Smrt mikroba provodi se nizom koraka, koji su sljedeći:
- Aktivacija proteolitičkih enzima, poput elastaze. Ovaj posljednji enzim je serinska proteaza, koji je uključen u smrt mnogih vrsta bakterija. Drugi protein koji je uključen je katepsin G.
- Aktivacija sustava fagocit oksidaze, koji je multimerni enzim koji se nalazi u membrani fagolizoma. Fagocitna oksidaza inducirana je i aktivirana podražajima, poput IFN-gama i TLR signala. Ovaj enzim smanjuje ROS koristeći NADPH kao supstrat davatelja elektrona.
- Makrofagi stvaraju dušični oksid kroz inducibilnu dušičnu oksid sintazu. Ovaj enzim katalizira pretvorbu arginina u citrulin i dušični oksid, koji reagira sa superoksidom, čime nastaje peroksinitril, snažni otrov koji ubija mikrobe.
bolesti
Sve je veći interes za proučavanjem genetskih bolesti povezanih s oštećenjima fagocitoze. Pored ovog zanimanja, izražena je zabrinutost zbog otpornosti na antibiotike u bakterijama koje imaju načine sprečavanja smrti unutar fagocita.
Stoga će proučavanje imunološkog sustava i njegova interakcija s patogenim mikrobima omogućiti razvoj novih antimikrobnih strategija.
Kronična granulomatozna bolest
Kronična granulomatozna bolest (CGD) nastaje zbog imunodeficijencije koja pacijente često pati od infekcija, uzrokovanih bakterijama i gljivicama. Najčešći mikrobi su Staphylococcus aureus i vrste rodova Aspergillus, Klebsiella i Salmonella.
simptomi
Pacijenti s CGD-om imaju upalno stanje, karakterizirano prisutnošću granuloma, kolitisa, neinfektivnog artritisa, osteomijelitisa i peri-rektalnog pristupa, između ostalih simptoma.
Upala je uzrokovana nedostatkom autofagične obrane od mikroba. Slijedom toga, oslobađa se IL-1beta i regulacija T stanica je loša.
CGD nastaje kao rezultat nedostatka enzima NADPH oksidaze u leukocitima. NADPH oksidaza ima pet komponenti (gp91, p22, p47, p67 i p40). Najčešća mutacija je u CYBB genu, koji kodira gp91.
Manje učestale mutacije javljaju se u genu NCF1, koji kodira p47, a najrjeđa mutacija događa se u genu NCF2, koji kodira p67.
liječenje
Bolest se obično liječi antibioticima i antifungalnim lijekovima. Liječenje protiv gram-negativnih bakterija uključuje kombinaciju ceftazidima i karbapena. Dok se gljivice liječe oralnim triazolama, poput itrakonazola i posakonazola.
Tijekom razdoblja bez infekcije preporučuje se upotreba trimetopin-sulfametoksazola zajedno s antifungalnim lijekom, poput itrakonazola.
Reference
- Abbas, AK, Lichtman, AH i Pillai, S. 2007. Stanična i molekularna imunologija. Saunders Elsevier, SAD.
- Kinchen, JK i Ravichandran, KS 2008. Sazrijevanje fagosoma: ispitivanje kiseline. Prirodni pregled molekularne biologije, 9: 781–795.
- Klionsky, DJ, Eskelinen, EL, Deretic, V. 2014. Autophagosomi, fagosomi, autolysosomi, phagolysosomi, autofagolysosomi… Čekaj, zbunjen sam. Autofhagija, 10: 549–551.
- Roos, D. 2016. Kronična granulomatozna bolest. British Medical Bulletin, 118: 53–66.
- Russell, D., Glennie, S., Mwandumba, H., Heyderman, R. 2009. Makrofag maršira na svom fagosomu: dinamička ispitivanja funkcije fagosoma. Prirodna pregledna imunologija, 9: 594–600.
Vieira, OV, Botelho, RJ Grinstein, S. 2002. Sazrijevanje fagosoma: starenje graciozno. Biochemestry Journal, 366: 689-704.