FAGOCYTOSE: STADIER OG FUNKSJONER - BIOLOGI - 2025

Den fagocytose er den prosess hvor celler "innfangnings" molekyler og ulike substanser fra det omgivende medium på grunn av dannelsen av invaginations av plasmamembranen, som danner intracellulære vesikler er kjent som endosomer. Fagocytose, sammen med pinocytose og reseptormediert endocytose, legger opp til de tre typene endocytose

Pinocytose er assosiert med inntak av væske og små molekyler, mens reseptormediert endocytose involverer binding av spesifikke molekyler til membranreseptorproteiner. Fagocytose regnes som en form for mat, ettersom den er relatert til inntak av store molekyler, andre celler eller "rusk" fra andre celler.

Fagocytose av en bakterie (Kilde: GrahamColm på engelsk Wikipedia via Wikimedia Commons)

I flercellede organismer som planter, dyr og sopp, er det ikke alle celler som har muligheten til å omslutte ytre elementer, noe som betyr at det er noen spesialiserte celler for dette formålet, som er kjent som "fagocytiske celler".

Fagocytiske celler er fordelt over alle kroppsvev og utfører forskjellige funksjoner. Makrofager er et godt eksempel på fagocytiske celler som tilhører immunforsvaret, hvis funksjon er å forsvare oss mot mikroorganismer som kommer inn i kroppen vår.

Phagocytosis / Photo utvunnet fra phagositosis77.blogspot.com

Prosessen med fagocytose ville ikke gi mening i eukaryote celler uten eksistensen av en type intracellulær organell som kalles et lysosom, siden det er der næringene fra materialet som cellene fagocytose blir "behandlet" eller "fordøyd".

Fagocytose er også kjent som "heterofagi" (inntak av ekstracellulære forbindelser), siden den skiller seg fra "autofagi", som er den normale prosessen som foregår i lysosomene til praktisk talt alle eukaryote celler.

Stages

Når makrofagen oppsluker et virus (1-3), bryter det det i biter med lysosom-enzymer (4,5) som deretter frigjøres fra cellen som ufarlig avfall (6). Foto hentet fra: askabiologist.asu.edu.

I høyere eukaryote organismer er de viktigste fagocytiske cellene avledet fra en vanlig forløper med opprinnelse i benmargen. Disse cellene er kjent som "hvite blodlegemer" og er polymorfonukleære leukocytter (nøytrofiler), monocytter og makrofager.

Fagocytoseprosessen kan analyseres som en serie trinn eller sekvensielle stadier, som består av (1) gjenkjennelse av materialet som er fagocytosert, (2) i dannelsen av fagosomet, som er en slags intracellulær vesikkel, og (3) ) i dannelsen av fagolysosomet, en hendelse som ender med "fordøyelse".

Anerkjennelsesstadium

Fagocytose er ikke en enkel prosess. Blant mange andre ting innebærer det gjenkjennelse av spesifikke signaler og binding av partikler eller organismer til spesifikke reseptorer lokalisert på ytre overflate av plasmamembranen til fagocytiske celler.

Denne innledende prosessen kan betraktes som en slags "nøytralisering", spesielt når det gjelder fagocytose mediert av visse celler i immunsystemet, som er ansvarlige for eliminering av invaderende celler.

Overflaten på plasmamembranen til fagocytiske celler (eller av encellede organismer som fagocytisk) er således utstyrt med et batteri av reseptorer som er i stand til å gjenkjenne spesifikke molekyler (ligander) som finnes på overflaten av invaderende celler eller som er typiske for matpartikler.

Disse reseptorene, som vanligvis er integrerte membranproteiner med ekstracellulære utvidelser, binder seg til ligandene sine og utløser en serie interne signalhendelser som sender en melding som oversettes som "det er mat utenfor."

Fagosomdannelsestrinn

Når cellen som er oppslukt av en matpartikkel eller annen "fremmed" celle mottar meldingen sendt fra overflaten, skjer en invaginasjon i plasmamembranen, noe som betyr at cellen "oppsluker" materialet som skal fagocytiseres, og omgir den med sin egen membran. .

På dette stadiet blir det observert hvordan membranen sprer seg over den andre cellen, og denne utvidelsen er noen ganger kjent som en "pseudopod". Når endene av pseudopoden samles og omslutter det fremmede elementet, dannes en indre "vesikkel" kalt et fagosom.

Fagolysosomdannelse og fordøyelsesstadium

Fagosomene som inneholder de fagocytoserte elementene er intracellulære vesikler dekket av en membran. Disse har muligheten til å smelte sammen med andre intracellulære organeller: lysosomer.

Fusjonen mellom fagosomer og lysosomer gir opphav til fagolysosomer , som tilsvarer sammensatte organeller der "fordøyelsen" eller "desintegrasjon" av de fagocytoserte forbindelsene finner sted (det være seg hele celler, deler av dem eller andre ekstracellulære molekyler).

Siden lysosomer er organellene som er ansvarlige for nedbrytning av mangelfullt eller avfalls intracellulært materiale, er de utstyrt med forskjellige hydrolytiske og proteolytiske enzymer som gir dem muligheten til å desintegrere (i mindre fragmenter) partiklene som finnes i fagosomene som de slå sammen.

Materialet som følge av denne fagolysosomale nedbrytningen kan elimineres definitivt som avfallsmateriale fra fagocytiske celler, eller det kan brukes som en "byggestein" for syntesen av nye intracellulære forbindelser.

Egenskaper

Fagocytose har mange viktige funksjoner i eukaryote organismer. I protozoer og andre encellede vesener er for eksempel denne prosessen essensiell for ernæring, siden det meste av maten blir inntatt på denne måten.

Fagocytose i en amøbe (Kilde: Miklos via Wikimedia Commons)

I mange flercellede organismer er derimot fagocytose viktig for spesifikt og ikke-spesifikt forsvar, det vil si for medfødt immunitet og adaptiv immunitet.

Det har primære funksjoner i "ødeleggelse" av invaderende sykdomsfremkallende mikroorganismer som bakterier, parasitter, etc., og er også involvert i reetablering av normale forhold på steder der infeksjon eller betennelse har oppstått, det vil si at det er viktig for sårreparasjon.

I immunologisk sammenheng er fagocytose essensiell for prosessene med antigenpresentasjon og aktivering av spesifikke lymfocytter i immunsystemet (B-celler og T-celler), som deltar i forsvaret av kroppen mot fremmede eller utenlandske midler.

Fagocytose er også involvert i eliminering og "resirkulering" av celler i kroppen som går gjennom apoptotiske hendelser, slik at komponentene deres kan gjenbrukes eller ledes til dannelse av nye intracellulære molekyler eller organeller.

Som et underlig faktum, er makrofagene i menneskekroppen ansvarlig for den daglige inntak av mer enn 100 millioner erytrocytter som slites ut eller at funksjonsfeil i blodomløpet.

Celler i immunsystemet som utfører fagocytose

Celler i immunsystemet som utfører fagocytose kan også bruke mange mekanismer for å ødelegge patogener, for eksempel:

Oksygenradikaler

De er svært reaktive molekyler som reagerer med proteiner, lipider og andre biologiske molekyler. Under fysiologisk stress kan mengden oksygenradikaler i en celle øke dramatisk, forårsake oksidativt stress, som kan ødelegge cellestrukturer.

Nitrogenoksid

Det er et reaktivt stoff, som ligner på oksygenradikaler, som reagerer med superoksyd for å lage andre molekyler som skader forskjellige biologiske molekyler.

Antimikrobielle proteiner

De er proteiner som spesifikt skader eller dreper bakterier. Eksempler på antimikrobielle proteiner inkluderer proteaser, som dreper forskjellige bakterier ved å ødelegge essensielle proteiner, og lysozym, som angriper celleveggene til grampositive bakterier.

Antimikrobielle peptider

Antimikrobielle peptider ligner antimikrobielle proteiner ved at de angriper og dreper bakterier. Noen antimikrobielle peptider, som defensiner, angriper bakteriecellemembraner.

Bindende proteiner

Bindende proteiner er ofte viktige aktører i det medfødte immunforsvaret fordi de konkurrerer konkurrerende til proteiner eller ioner som ellers ville vært gunstig for bakterier eller viral replikasjon.

referanser

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Essensiell cellebiologi. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Brown, E. (1995). Fagocytose. BioEssays, 17 (2), 109-117.
3. Garrett, WS, & Mellman, I. (2001). Studier av endocytose. I Dendritic Cells (Second, s. 213-cp1). Academic Press.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5. utg.). Freeman, WH & Company.
5. Platt, N., & Fineran, P. (2015). Måling av den fagocytiske aktiviteten til celler. Metoder i cellebiologi, 126, 287-304.
6. Rosales, C., & Uribe-Querol, E. (2017). Fagocytose: En grunnleggende prosess i immunitet. BioMed Research International, 1–18.
7. Sbarra, AJ, & Karnovskyi, ML (1959). Det biokjemiske grunnlaget for fagocytose. Journal of Biologisk kjemi, 234 (6), 1355-1362.
8. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologi (5. utg.). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.
9. Stuart, LM, & Ezekowitz, RAB (2005). Fagocytose: Elegant kompleksitet. Immunitet, 22 (5), 539–550.