Etape și funcții ale fagocitozei

Ce este fagocitoza?

Fagocitoza este procesul în care celulele „captează” diferite substanțe și molecule din mediul înconjurător care le înconjoară datorită formării invaginațiilor membranei plasmatice, care formează vezicule intracelulare cunoscute sub numele de endosomi. Fagocitoza, împreună cu pinocitoza și endocitoza mediată de receptor, se adaugă la cele trei tipuri de endocitoză

Pinocitoza are legătură cu ingestia de lichide și molecule mici, în timp ce endocitoza mediată de receptor implică legarea moleculelor specifice de proteinele receptorilor de membrană. Fagocitoza este considerată o formă de hrană, deoarece este legată de ingestia de molecule mari, alte celule sau „rămășițele” altor celule.

În organismele multicelulare, cum ar fi plantele, animalele și ciupercile, nu toate celulele au capacitatea de a înghiți elemente externe, ceea ce înseamnă că există unele celule specializate în acest scop, care sunt cunoscute sub numele de „celule fagocitare”..

Celulele fagocitare sunt distribuite în toate țesuturile corpului și îndeplinesc funcții diferite. Macrofagele sunt un bun exemplu de celule fagocitare aparținând sistemului imunitar, a căror funcție este de a ne apăra de microorganismele care intră în corpul nostru.

Procesul de fagocitoză nu ar avea sens în celulele eucariote fără existența unui tip de organet intracelular numit lizozom, deoarece acesta este locul în care nutrienții din materialul celulelor fagocitozei sunt „prelucrați” sau „digerați”..

Fagocitoza este, de asemenea, cunoscută sub numele de „heterofagie” (ingestia de compuși extracelulari), deoarece diferă de „autofagie”, care este procesul normal care are loc în lizozomii practic tuturor celulelor eucariote..

Etapele fagocitozei

La organismele eucariote superioare, celulele fagocitare majore sunt derivate dintr-un precursor comun care provine din măduva osoasă. Aceste celule sunt cunoscute sub numele de "globule albe din sânge" și sunt leucocite polimorfonucleare (neutrofile), monocite și macrofage..

Procesul de fagocitoză poate fi analizat ca o serie de etape sau etape secvențiale, care constau în (1) recunoașterea materialului care este fagocitat, (2) în formarea fagozomului, care este un fel de veziculă intracelulară și ( 3) în formarea fagolizozomului, eveniment care se încheie cu „digestia”.

Etapa de recunoaștere

Fagocitoza nu este un proces simplu. Printre multe alte lucruri, aceasta implică recunoașterea semnalelor specifice și legarea particulelor sau a organismelor de receptori specifici localizați la exteriorul membranei plasmatice a celulelor fagocitare..

Acest proces inițial poate fi considerat ca un fel de „neutralizare”, mai ales atunci când vine vorba de fagocitoză mediată de anumite celule ale sistemului imunitar, care sunt responsabile de eliminarea celulelor invadatoare..

Astfel, suprafața membranei plasmatice a celulelor fagocitare (sau a organismelor unicelulare care fagocitice) este dotată cu o baterie de receptori care sunt capabili să recunoască molecule specifice (liganzi) găsite pe suprafața celulelor invadatoare sau care sunt tipice pentru particule alimentare.

Acești receptori, care sunt în general proteine ​​membranare integrale cu extensii extracelulare, se leagă de liganzii lor, declanșând o serie de evenimente de semnalizare internă care trimit un mesaj care se traduce prin „există mâncare afară”..

Etapa de formare a fagozomilor

Odată ce celula care înghite o particulă alimentară sau altă celulă „străină” primește mesajul trimis de la suprafață, are loc o invaginare în membrana plasmatică, ceea ce înseamnă că celula „înghite” materialul care urmează să fie fagocitat, înconjurându-l cu al său membrană..

În această etapă, se observă modul în care membrana se răspândește peste cealaltă celulă și această extensie este uneori cunoscută sub numele de „pseudopod”. Când capetele pseudopodului se reunesc, înglobând elementul străin, se formează o „veziculă” internă numită fagozom.

Stadiul de formare și digestie a fagolizozomilor

Fagosomii care conțin elementele fagocitate sunt vezicule intracelulare acoperite de o membrană. Acestea au capacitatea de a se contopi cu alte organite intracelulare: lizozomii.

Fuziunea dintre fagozomi și lizozomi dă naștere la fagolizozomi, care corespund organelor compuse în care are loc „digestia” sau „dezintegrarea” compușilor fagocitați (fie că sunt celule întregi, părți ale acestora sau alte molecule extracelulare).

Deoarece lizozomii sunt organitele responsabile de degradarea materialului intracelular deficitar sau rezidual, acestea sunt dotate cu diferite enzime hidrolitice și proteolitice care le conferă capacitatea de a dezintegra (în fragmente mai mici) particulele conținute în fagosomi cu care se unesc..

Materialul rezultat în urma acestei degradări fagolizomiale poate fi eliminat definitiv ca material rezidual din celulele fagocitare sau poate fi folosit ca „element de construcție” pentru sinteza de noi compuși intracelulari..

Caracteristici

Fagocitoza are multe funcții importante în organismele eucariote. De exemplu, în protozoare și alte ființe unicelulare, acest proces este esențial pentru nutriție, deoarece majoritatea alimentelor sunt ingerate în acest fel.

În multe organisme multicelulare, pe de altă parte, fagocitoza este esențială pentru apărarea specifică și nespecifică, adică pentru imunitatea înnăscută și imunitatea adaptativă..

Are funcții esențiale în „distrugerea” microorganismelor patogene invadatoare, cum ar fi bacteriile, paraziții etc. și este, de asemenea, implicată în restabilirea condițiilor normale în locurile în care a apărut infecția sau inflamația, adică este importantă pentru repararea rănilor.

De asemenea, în context imunologic, fagocitoza este esențială pentru procesele de prezentare a antigenului și activarea limfocitelor specifice ale sistemului imunitar (celule B și celule T), care participă la apărarea organismului împotriva agenților străini sau străini..

Fagocitoza este, de asemenea, implicată în eliminarea și „reciclarea” celulelor din corp care trec prin evenimente apoptotice, astfel încât componentele lor pot fi refolosite sau direcționate către formarea de noi molecule intracelulare sau organite..

Ca un fapt curios, macrofagele din corpul uman sunt responsabile pentru ingestia zilnică de peste 100 de milioane de eritrocite care se uzează sau funcționează defectuos în fluxul sanguin..

Celulele sistemului imunitar care efectuează fagocitoză

Celulele sistemului imunitar care efectuează fagocitoză pot utiliza, de asemenea, multe mecanisme pentru a distruge agenții patogeni, cum ar fi:

Radicali de oxigen

Sunt molecule foarte reactive care reacționează cu proteine, lipide și alte molecule biologice. În timpul stresului fiziologic, cantitatea de radicali de oxigen dintr-o celulă poate crește dramatic, provocând stres oxidativ, care poate distruge structurile celulare.

Oxid de azot

Este o substanță reactivă, similară cu radicalii de oxigen, care reacționează cu superoxidul pentru a crea alte molecule care deteriorează diverse molecule biologice.

Proteine ​​antimicrobiene

Sunt proteine ​​care afectează sau ucid bacteriile în mod specific. Exemple de proteine ​​antimicrobiene includ proteaze, care ucid diverse bacterii prin distrugerea proteinelor esențiale, și lizozima, care atacă pereții celulari ai bacteriilor gram-pozitive..

Peptide antimicrobiene

Peptidele antimicrobiene sunt similare cu proteinele antimicrobiene prin faptul că atacă și ucid bacteriile. Unele peptide antimicrobiene, cum ar fi defensinele, atacă membranele celulare bacteriene.

Proteinele de legare

Proteinele de legare sunt adesea jucători importanți în sistemul imunitar înnăscut, deoarece se leagă competitiv de proteine ​​sau ioni care altfel ar fi fost benefice bacteriilor sau replicării virale..

Referințe

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., ... Walter, P. (2004). Biologie celulară esențială. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Brown, E. (1995). Fagocitoză. BioEssays, 17(2), 109-117.
3. Garrett, W. S. și Mellman, I. (2001). Studii de endocitoză. În Celulele dendritice (În al doilea rând, pp. 213-cp1). Academic Press.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Biologie celulară moleculară (Ed. A 5-a). Freeman, W. H. & Company.
5. Platt, N. și Fineran, P. (2015). Măsurarea activității fagocitare a celulelor. Metode în biologie celulară, 126, 287-304.
6. Rosales, C. și Uribe-Querol, E. (2017). Fagocitoza: un proces fundamental în imunitate. BioMed Research International, 1-18.
7. Sbarra, A. J. și Karnovskyi, M. L. (1959). Baza biochimică a fagocitozei. Jurnalul de chimie biologică, 2. 3. 4(6), 1355-1362.
8. Solomon, E., Berg, L. și Martin, D. (1999). Biologie (Ed. A 5-a). Philadelphia, Pennsylvania: Editura Saunders College.
9. Stuart, L. M. și Ezekowitz, R. A. B. (2005). Fagocitoză: complexitate elegantă. Imunitate, 22(5), 539-550.