KEMOTAKSIJA: BAKTERIJSKA, U NEUTROFILIMA, UPALA - BIOLOGIJA - 2025

Kemotaksiju je mehanizam kojim se stanice kreću u odgovoru na kemijske podražaje. Stimus može biti bilo koja difuzijska tvar, koju detektiraju receptori na površini stanice. Postoje dvije glavne vrste kemotaksije: pozitivna i negativna.

Pozitivna hemotaksija je ona u kojoj se kretanje usmjerava prema izvoru podražaja gdje je koncentracija veća. Sa svoje strane, negativna hemotaksija je u kojoj se kretanje događa u suprotnom smjeru od kemijskog podražaja. U višećelijskim organizmima hemotaksis je od vitalne važnosti za normalan razvoj i funkcioniranje tijela.

U kemotaksiji bakterije i drugi jednostanični ili višećelijski organizmi usmjeravaju svoje pokrete kao odgovor na određene kemikalije u svom okruženju (podražaje).

Važan je mehanizam imunološkog sustava da privuče T limfocite na mjesta gdje postoji infekcija. Taj se proces može mijenjati tijekom metastaza.

Bakterijska hemotaksija

Bakterije se mogu kretati kroz razne mehanizme, a najčešće je kretanje njihovih flagela. To kretanje posredovano je hemotaksijom koja im pomaže da se približe povoljnim tvarima (kemo-atraktantima) i odmaknu od toksičnih (kemo-repelenti).

Bakterije, poput Escherichia coli, imaju nekoliko flagela koje se mogu rotirati na dva načina:

- Nadesno. U ovom slučaju svaki flagellum "vesla" u različitom smjeru, uzrokujući prebacivanje bakterija.

- Lijevo. U ovom se slučaju flagele poravnaju u samo jednom smjeru, zbog čega bakterije plivaju u ravnoj liniji.

Općenito, kretanje bakterije je rezultat izmjene ove dvije faze rotacije. Kemotaksi ciljaju bakterije regulirajući učestalost i trajanje svake od njih.

Ova modulacija smjera kretanja rezultat je vrlo preciznih promjena u smjeru vrtnje flagela. Mehanički je, dakle, suština bakterijske hemotaksije u kontroli smjera rotacije flagela.

Neutrofilna hemotaksija

Neutrofili su vrsta stanica imunološkog sustava koje su neophodne u obrani od infekcija. Unutar tijela, neutrofili migriraju na mjesta gdje postoji infekcija ili ozljeda tkiva.

Migracija ovih stanica posredovana je hemotaksijom, koja djeluje kao sila privlačenja za određivanje smjera u kojem se kreću neutrofili. Taj se proces aktivira oslobađanjem specijaliziranih proteina imunološkog sustava, zvanih interleukini, na mjestima na kojima postoji oštećenje tkiva.

Od mnogih neutrofila koji kruže izvan koštane srži, polovica se nalazi u tkivima, a polovica u krvnim žilama. Od onih koje se nalaze u krvnim žilama, polovica se nalazi u glavnom toku krvi koji brzo cirkulira tijelom.

Ostatak neutrofila u krvi se kreće polako, s karakterističnim gibanjem ameboida, duž unutarnjih stijenki krvnih žila. Nakon primanja kemotaktičkog signala, neutrofili brzo ulaze u tkiva kako bi izvršili svoju odbrambenu funkciju.

Djelovanje proteina

Kemotaksiju u neutrofilima posreduju proteini umetnuti u plazma membranu, koji djeluju kao receptori za određene molekule imunološkog sustava. Vezanje receptora na njihove ciljne molekule uzrokuje migraciju neutrofila na mjesta infekcije.

Tijekom kemotaksije stanice se kreću kao odgovor na kemijske signale. Djelovanje neutrofila samo je jedan primjer kako tijelo koristi hemotaksiju da odgovori na infekciju.

Kemotaksija i upala

Tijekom upale bijela krvna zrnca (leukociti) se priliježu na stanice unutar krvnih žila, odakle se migriraju kroz sloj endotelnih stanica i kreću se između tkiva do izvora upale, gdje će djelovati obrana domaćina.

Kemotaksija leukocita smatra se ključnim za migraciju iz krvi u tkiva u kojima postoji upala. Taj upalni odgovor uzrokuje infektivni agent ili tvar koja izaziva alergiju.

Upala povećava protok krvi i propusnost krvnih žila, zbog čega stanice i proteini bježe iz krvi u tkiva. Zbog ovog odgovora, neutrofili su prvi koji reagiraju na upalu (pored stanica koje su već u tkivima, poput makrofaga i mastocita).

Kemotaksija i fagocitoza

Tijekom infekcije, kemijski signali privlače fagocite na mjesta gdje je patogen provalio u tijelo. Te kemikalije mogu poticati od bakterija ili drugih fagocita koji su već prisutni. Fagociti se stimuliraju tim molekulama kemo-privlaka i kreću se kemotaksijom.

Fagociti su klasa stanica koja uključuje makrofage, neutrofile i eozinofile, koji su sposobni progutati (progutati) i uništiti mikroorganizme odgovorne za izazivanje upalnog odgovora.

Neutrofili su prvi koji se akumuliraju oko invazivnih agenasa i pokreću proces fagocitoze. Tada lokalni makrofagi - koji se nazivaju i profesionalnim fagocitima - i ostali fagociti iz krvi migriraju u tkivo i pokreću fagocitozu.

Čimbenici koji ometaju

Važno je da neke vrste bakterija i njihovih proizvoda mogu ometati proces kemotaksije, sprečavajući sposobnost fagocita da putuju do mjesta infekcije.

Na primjer, streptokokni streptolizin suzbija neutrofilnu hemotaksiju, čak i u vrlo niskim koncentracijama. Također, poznato je da ćelije Mycobacterium tuberculosis inhibiraju migraciju leukocita.

Kemotaksi u imunologiji

Kemotaksa je temeljni proces imunološkog sustava, jer koordinira smjer kretanja stanica važnih za obranu organizma. Zahvaljujući ovom mehanizmu, neutrofili mogu otići na mjesta na kojima postoji infekcija ili ozljeda.

Uz upalni odgovor, kemotaksis je neophodan za migraciju ostalih fagocita koji su potrebni za uklanjanje toksina, patogena i staničnih krhotina. To je dio urođene imune obrane.

Reference

1. Adler, J. (1975). Kemotaksija u bakterijama. Godišnji pregled biokemije, 44 (1), 341–356.
2. Becker, E. (1983). Kemotaktički čimbenici upale, (svibanj), 223–225.
3. Delves, P.; Martin, S.; Burton, D.; Roit, I. (2006). Roittova esencijalna imunologija (11. izd.). Malden, MA: Blackwell Publishing.
4. Heinrich, V., & Lee, C.-Y. (2011). Zamagljena linija između kemotaktičke potjere i potrošnje fagocita: imunofizička jednostruka stanična perspektiva. Journal of Cell Science, 124 (18), 3041–3051.
5. Murphy, K. (2011). Janewayova imunobiologija (8. izd.). Garland Science.
6. Nuzzi, PA, Lokuta, MA, i Huttenlocher, A. (2007). Analiza hemotaksije neutrofila. Metode u molekularnoj biologiji, 370, 23–36.
7. Rot, A. (1992). Uloga leukocitne hemotaksije u upali. Biokemija upale, 271-304.
8. Yang, K., Wu, J., Zhu, L., Liu, Y., Zhang, M., & Lin, F. (2017). Sveobuhvatna metoda za analizu brze neutrofilne hemotaksije izravno iz kapljice krvi. Kanadski instituti za zdravstvena istraživanja.