CHEMOTAXE: BAKTERIÁLNÍ, V NEUTROFILECH, V ZÁNĚTU - BIOLOGIE - 2025

Chemotaxe je mechanismus, kterým buňky se pohybují v závislosti na chemické podněty. Podnětem může být jakákoli difundovatelná látka, která je detekována receptory na povrchu buňky. Existují dva hlavní typy chemotaxe: pozitivní a negativní.

Pozitivní chemotaxe je pohyb, který je zaměřen na zdroj stimulu, kde je koncentrace vyšší. Negativní chemotaxe je naopak tím, že k pohybu dochází v opačném směru než chemický stimul. U mnohobuněčných organismů je chemotaxie životně důležitá pro normální vývoj a funkci těla.

V chemotaxi řídí bakterie a jiné jednobuněčné nebo mnohobuněčné organismy své pohyby v reakci na určité chemikálie v jejich prostředí (podněty).

Je důležitým mechanismem v imunitním systému přilákat T lymfocyty na místa, kde je infekce. Tento proces lze během metastázy změnit.

Bakteriální chemotaxe

Bakterie se mohou pohybovat různými mechanismy, z nichž nejčastější je pohyb jejich bičíků. Tento pohyb je zprostředkován chemotaxí, která slouží k jejich přiblížení k příznivým látkám (chemoatraktanty) a k jejich přesunu od toxických (chemo-repelenty).

Bakterie, jako Escherichia coli, mají několik bičíků, které se mohou střídat dvěma způsoby:

- Doprava. V tomto případě se každé bičíkoviště "pádluje" jiným směrem, což způsobuje, že se bakterie převrátí.

- Směrem doleva. V tomto případě jsou bičíky zarovnány pouze jedním směrem, což způsobuje, že bakterie plavou v přímé linii.

Obecně je pohyb bakterie výsledkem střídání těchto dvou fází rotace. Chemotaxe cílí na bakterie tím, že reguluje frekvenci a trvání každé z nich.

Tato modulace směru pohybu je výsledkem velmi přesných změn ve směru otáčení bičíku. Mechanicky je proto podstatou bakteriální chemotaxe řízení směru bičíkové rotace.

Neutrofilní chemotaxe

Neutrofily jsou typem buněk imunitního systému, které jsou nezbytné v obraně proti infekcím. V těle neutrofily migrují na místa, kde je infekce nebo poškození tkáně.

Migrace těchto buněk je zprostředkována chemotaxí, která působí jako přitažlivá síla k určení směru, kterým se neutrofily pohybují. Tento proces je aktivován uvolňováním specializovaných proteinů imunitního systému, nazývaných interleukiny, na místech, kde dochází k poškození tkáně.

Z mnoha neutrofilů, které cirkulují mimo kostní dřeň, je polovina ve tkáních a polovina v krevních cévách. Z těch, které se nacházejí v krevních cévách, je polovina uvnitř hlavního proudu krve rychle cirkulujícího v celém těle.

Zbytek krevních neutrofilů se pohybuje pomalu, s charakteristickým amoeboidním pohybem, podél vnitřních stěn krevních cév. Po přijetí chemotaktického signálu neutrofily rychle vstupují do tkání, aby vykonávaly svou obrannou funkci.

Proteinová akce

Chemotaxe v neutrofilech je zprostředkována proteiny vloženými do plazmatické membrány, které fungují jako receptory pro určité molekuly imunitního systému. Vazba receptorů na jejich cílové molekuly způsobuje migraci neutrofilů na místa infekce.

Během chemotaxe se buňky pohybují v reakci na chemické signály. Působení neutrofilů je jen jedním z příkladů toho, jak tělo používá chemotaxi k reakci na infekci.

Chemotaxe a zánět

Během zánětu bílé krvinky (leukocyty) ulpívají na buňkách uvnitř krevních cév, odkud migrují přes vrstvu endotelových buněk a pohybují se mezi tkáněmi ke zdroji zánětu, kde budou vykonávat svou funkci hostitelská obrana.

Chemotaxe leukocytů je považována za nezbytnou pro migraci z krve do tkání, kde je zánět. Tato zánětlivá odpověď je způsobena infekčním agens nebo látkou vyvolávající alergii.

Zánět zvyšuje průtok krve a propustnost krevních cév, což způsobuje, že buňky a proteiny unikají z krve do tkání. Díky této reakci jsou neutrofily první, které reagují na zánět (kromě buněk již v tkáních, jako jsou makrofágy a žírné buňky).

Chemotaxe a fagocytóza

Během infekce přitahují chemické signály fagocyty na místa, kde patogen napadl tělo. Tyto chemikálie mohou pocházet z bakterií nebo jiných již přítomných fagocytů. Fagocyty jsou stimulovány těmito chemo-atraktantními molekulami a pohybují se chemotaxí.

Fagocyty jsou třídou buněk, které zahrnují makrofágy, neutrofily a eosinofily, které jsou schopné přijímat (pohlcovat) a ničit mikroorganismy odpovědné za vyvolání zánětlivé odpovědi.

Neutrofily se jako první akumulují kolem napadajících činidel a zahajují proces fagocytózy. Potom místní makrofágy - také nazývané profesionální fagocyty - a zbytek fagocytů z krve migrují do tkáně a iniciují fagocytózu.

Faktory, které zasahují

Důležité je, že některé druhy bakterií a jejich produkty mohou interferovat s procesem chemotaxe, což inhibuje schopnost fagocytů cestovat do místa infekce.

Například streptokokový streptolysin potlačuje neutrofilní chemotaxi i při velmi nízkých koncentracích. Je také známo, že buňky Mycobacterium tuberculosis inhibují migraci leukocytů.

Chemotaxe v imunologii

Chemotaxe je základním procesem imunitního systému, protože koordinuje směr pohybu buněk důležitých při obraně organismu. Díky tomuto mechanismu mohou neutrofily jít na místa, kde je infekce nebo zranění.

Spolu se zánětlivou odpovědí je chemotaxe nezbytná pro migraci dalších fagocytů, které jsou nezbytné k eliminaci toxinů, patogenů a buněčných zbytků. To je součást přirozené imunitní obrany.

Reference

1. Adler, J. (1975). Chemotaxe u bakterií. Roční přehled biochemie, 44 (1), 341–356.
2. Becker, E. (1983). Chemotaktické faktory zánětu (květen), 223–225.
3. Delves, P.; Martin, S.; Burton, D.; Roit, I. (2006). Roittova základní imunologie (11. vydání). Malden, MA: Blackwell Publishing.
4. Heinrich, V., & Lee, C.-Y. (2011). Rozmazaná linie mezi chemotaktickou honičkou a fagocytární spotřebou: imunofyzikální perspektiva jednotlivých buněk. Journal of Cell Science, 124 (18), 3041–3051.
5. Murphy, K. (2011). Janewayova imunobiologie (8. vydání). Věnec věnec.
6. Nuzzi, PA, Lokuta, MA a Huttenlocher, A. (2007). Analýza neutrofilní chemotaxe. Methods in Molecular Biology, 370, 23–36.
7. Rot, A. (1992). Úloha chemotaxe leukocytů při zánětu. Biochemistry of Zánět, 271-304.
8. Yang, K., Wu, J., Zhu, L., Liu, Y., Zhang, M. a Lin, F. (2017). Metoda „vše na čipu“ pro rychlou analýzu neutrofilních chemotaxí přímo z kapky krve. Kanadské ústavy výzkumu zdraví.