FAGOCYTÓZA: STADIA A FUNKCE - BIOLOGIE - 2025

Fagocytóza je proces, při kterém buňky „Capture“ molekuly a různé látky z okolního prostředí v důsledku tvorby invaginací plasmatické membrány, tvořící intracelulární vezikuly známé jako endosomů. Fagocytóza spolu s pinocytózou a receptorem zprostředkovanou endocytózou přispívají ke třem typům endocytózy

Pinocytóza zahrnuje požití tekutiny a malých molekul, zatímco receptorem zprostředkovaná endocytóza zahrnuje vazbu specifických molekul na proteiny membránového receptoru. Fagocytóza je považována za formu jídla, protože souvisí s požitím velkých molekul, jiných buněk nebo „zbytků“ z jiných buněk.

Fagocytóza bakterie (Zdroj: GrahamColm na Wikipedii v angličtině přes Wikimedia Commons)

U mnohobuněčných organismů, jako jsou rostliny, zvířata a houby, ne všechny buňky mají schopnost pohlcovat vnější prvky, což znamená, že pro tento účel existují nějaké specializované buňky, které jsou známé jako „fagocytární buňky“.

Fagocytární buňky jsou distribuovány ve všech tělesných tkáních a plní různé funkce. Makrofágy jsou dobrým příkladem fagocytárních buněk patřících do imunitního systému, jejichž funkcí je bránit nás před mikroorganismy, které vstupují do našeho těla.

Fagocytóza / fotografie získaná z phagositózy77.blogspot.com

Proces fagocytózy by neměl smysl v eukaryotických buňkách bez existence typu nitrobuněčné organely zvané lysozom, protože právě tam jsou živiny z materiálu, které jsou buňky fagocytózy „zpracovávány“ nebo „tráveny“.

Fagocytóza je také známá jako „heterofagie“ (požití extracelulárních sloučenin), protože se liší od „autofagie“, což je normální proces, který probíhá v lysozomech prakticky všech eukaryotických buněk.

Fáze

Jakmile makrofág pohltí virus (1-3), rozdělí ho na kousky s lysosomovými enzymy (4,5), které se poté uvolní z buňky jako neškodný odpad (6). Fotografie načtená z: askabiologist.asu.edu.

U vyšších eukaryotických organismů jsou hlavní fagocytární buňky odvozeny od společného prekurzoru pocházejícího z kostní dřeně. Tyto buňky jsou známé jako „bílé krvinky“ a jsou to polymorfonukleární leukocyty (neutrofily), monocyty a makrofágy.

Fagocytózový proces může být analyzován jako série kroků nebo sekvenčních stádií, které sestávají z (1) rozpoznávání materiálu, který je fagocytován, (2) při tvorbě fagosomu, což je druh intracelulárního vesikula, a (3)) při tvorbě fagolysosomu, což je událost, která končí „trávením“.

Fáze rozpoznávání

Fagocytóza není jednoduchý proces. Mimo jiné zahrnuje rozpoznávání specifických signálů a navázání částic nebo organismů na specifické receptory umístěné na vnějším povrchu plazmatické membrány fagocytárních buněk.

Tento počáteční proces lze považovat za určitý druh „neutralizace“, zejména pokud jde o fagocytózu zprostředkovanou určitými buňkami imunitního systému, které jsou odpovědné za eliminaci invazivních buněk.

Povrch plazmové membrány fagocytárních buněk (nebo jednobuněčných organismů, které fagocytují) je tedy vybaven baterií receptorů, které jsou schopné rozpoznávat specifické molekuly (ligandy), které se nacházejí na povrchu invazivních buněk nebo které jsou typické pro částice jídla.

Tyto receptory, které jsou obecně integrálními membránovými proteiny s extracelulárními extenzemi, se vážou na své ligandy, čímž se spustí řada interních signálních událostí, které vysílají zprávu, která se překládá jako „venku je jídlo“.

Fagosomová fáze tvorby

Jakmile buňka, která pohlcuje potravinovou částici nebo jinou „cizí“ buňku, obdrží zprávu vyslanou z povrchu, dojde k plazmové membráně, což znamená, že buňka „pohltí“ materiál, který má být fagocytován, a obklopuje ho vlastní membránou..

V této fázi je pozorováno, jak se membrána šíří přes druhou buňku a toto rozšíření je někdy známé jako "pseudopod". Když se konce pseudopodu spojí a uzavírají cizí prvek, vnitřní „vezikula“ se nazývá fagosomové formy.

Fagolysosomová tvorba a fáze trávení

Fagosomy, které obsahují fagocytované prvky, jsou intracelulární vezikuly pokryté membránou. Tito mají schopnost se spojit s jinými intracelulárními organely: lysosomy.

Fúze mezi fagosomy a lysosomy vede ke vzniku fagolysosomů, které odpovídají složeným organelám, kde dochází k "trávení" nebo "dezintegraci" fagocytovaných sloučenin (ať už jde o celé buňky, jejich části nebo jiné extracelulární molekuly).

Protože lysozomy jsou organely odpovědné za degradaci deficientního nebo plýtvajícího intracelulárního materiálu, jsou vybaveny různými hydrolytickými a proteolytickými enzymy, které jim dávají schopnost rozpadat (na menší fragmenty) částice obsažené ve fagosomech, s nimiž jsou spojit.

Materiál vzniklý touto fagolysozomální degradací může být definitivně eliminován jako odpadní materiál z fagocytárních buněk nebo může být použit jako „stavební blok“ pro syntézu nových intracelulárních sloučenin.

Funkce

Fagocytóza má v eukaryotických organismech mnoho důležitých funkcí. Například v prvokech a jiných jednobuněčných bytostech je tento proces nezbytný pro výživu, protože většina potravin se tímto způsobem přijímá.

Fagocytóza v amébě (Zdroj: Miklos přes Wikimedia Commons)

Naproti tomu u mnoha mnohobuněčných organismů je fagocytóza nezbytná pro specifickou a nespecifickou obranu, tj. Pro vrozenou imunitu a adaptivní imunitu.

Má primární funkce při „ničení“ napadajících patogenních mikroorganismů, jako jsou bakterie, paraziti atd., A podílí se také na obnově normálních podmínek v místech, kde došlo k infekci nebo zánětu, to je důležité pro oprava rány.

Také v imunologickém kontextu je fagocytóza nezbytná pro procesy prezentace antigenu a aktivace specifických lymfocytů imunitního systému (B buňky a T buňky), které se podílejí na obraně těla proti cizím nebo cizím látkám.

Fagocytóza je také zapojena do eliminace a „recyklace“ buněk v těle, které procházejí apoptickými událostmi, takže jejich složky mohou být znovu použity nebo směrovány k tvorbě nových intracelulárních molekul nebo organel.

Je zvláštní, že makrofágy v lidském těle jsou zodpovědné za každodenní požití více než 100 milionů erytrocytů, které se opotřebují nebo selhávají v krevním řečišti.

Buňky imunitního systému, které provádějí fagocytózu

Buňky imunitního systému, které provádějí fagocytózu, mohou také použít mnoho mechanismů ke zničení patogenů, jako například:

Kyslíkové radikály

Jsou to vysoce reaktivní molekuly, které reagují s proteiny, lipidy a dalšími biologickými molekulami. Během fyziologického stresu se množství kyslíkových radikálů v buňce může dramaticky zvýšit a způsobit oxidační stres, který může zničit buněčné struktury.

Oxid dusnatý

Je to reaktivní látka, podobná kyslíkovým radikálům, která reaguje se superoxidem a vytváří další molekuly, které poškozují různé biologické molekuly.

Antimikrobiální proteiny

Jsou to proteiny, které specificky poškozují nebo ničí bakterie. Příklady antimikrobiálních proteinů zahrnují proteázy, které ničí různé bakterie ničením esenciálních proteinů, a lysozym, který napadá buněčné stěny gram pozitivních bakterií.

Antimikrobiální peptidy

Antimikrobiální peptidy jsou podobné antimikrobiálním proteinům v tom, že napadají a ničí bakterie. Některé antimikrobiální peptidy, jako jsou defensiny, útočí na bakteriální buněčné membrány.

Vazebné proteiny

Vazebné proteiny jsou často důležitými hráči vrozeného imunitního systému, protože se kompetitivně vážou na proteiny nebo ionty, které by jinak byly prospěšné pro bakteriální nebo virovou replikaci.

Reference

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… Walter, P. (2004). Základní buněčná biologie. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Brown, E. (1995). Fagocytóza. BioEssays, 17 (2), 109-117.
3. Garrett, WS, & Mellman, I. (2001). Studie endocytózy. V dendritických buňkách (druhý, str. 213-cp1). Academic Press.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H.,… Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5. ed.). Freeman, WH & Company.
5. Platt, N., & Fineran, P. (2015). Měření fagocytární aktivity buněk. Methods in Celí Biology, 126, 287-304.
6. Rosales, C., a Uribe-Querol, E. (2017). Fagocytóza: základní proces v imunitě. BioMed Research International, 1-18.
7. Sbarra, AJ a Karnovskyi, ML (1959). Biochemická podstata fagocytózy. Journal of Biological Chemistry, 234 (6), 1355-1362.
8. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologie (5. vydání). Philadelphia, Pensylvánie: Saunders College Publishing.
9. Stuart, LM, a Ezekowitz, RAB (2005). Fagocytóza: Elegantní složitost. Immunity, 22 (5), 539–550.