Фагоцитозата е един от най-основните и в същото време най-ефективните защитни механизми на човешкото тяло. Правилното функциониране на процеса на фагоцитоза е съществен компонент на правилния имунен отговор. Разберете какво точно представлява фагоцитозата, как работи фагоцитозата, защо е необходима фагоцитоза и какви ефекти могат да имат нарушенията на фагоцитозата?

Фагоцитозае поглъщането на патогени, мъртви клетъчни фрагменти и малки частици от специализирани клетки, наречени фагоцити. Фагоцитозата може да се сравни с „почистване“ на клетъчно ниво – тя позволява на клетките да се отърват от ненужните или опасни елементи.

Съдържание:

  1. Какво е фагоцитоза?
  2. Ролята на фагоцитозата в тялото
  3. Кои клетки са способни на фагоцитоза?
  4. Фагоцитоза - видове
    • спонтанна (нативна) фагоцитоза
    • улеснена фагоцитоза
  5. Фагоцитоза - етапи
  6. Фагоцитоза - и какво следва?
  7. Начини за избягване на фагоцитоза от микроорганизми
  8. Нарушения на фагоцитозата
    • Хронична грануломатозна болест
    • отбор Chediak - Higashi

Какво е фагоцитоза?

Фагоцитозата е биологичен процес, при който клетката абсорбира чужди частици. Феноменът фагоцитоза е често срещан при много живи организми - най-примитивните (например протозоите) използват фагоцитозата като начин за вземане на храна от външната среда.

При хората способността за фагоцитоза се използва предимно от клетките на имунната система.

Фагоцитозата принадлежи към механизмите на вродения, тоест неспецифичен имунитет. Следователно процесът на фагоцитоза е една от първите и основни защитни линии на нашето тяло. В допълнение към ролята си в имунната система, фагоцитозата е от голямо значение за поддържане на тъканната хомеостаза (или равновесие).

Фагоцитозата позволява отстраняването на мъртвите и увредени клетки от собственото тяло на тялото, което от своя страна позволява ефективна регенерация и реконструкция на всички тъкани.

Фагоцитозата е един от видовете ендоцитоза, т.е. прехвърляне на молекули от външната средавътре в клетката. При фагоцитозата твърдите частици се абсорбират: фагоцитната клетка първо ги заобикаля с фрагмент от собствената си клетъчна мембрана и след това я изтегля вътре. Това създава везикула, съдържаща абсорбираната частица, наречена фагозома.

След това съдържанието на фагозома се усвоява с различни химикали и ензими. Целият процес наподобява "изяждането" на частицата от клетката, което е отразено и в термина фагоцитоза.

Името идва от гръцкото phagein, което означава "да ям, да погълна".

Фагоцитозата се извършва в тялото ни постоянно - милиарди фагоцити постоянно "изяждат" опасни микроорганизми, фрагменти от мъртви клетки или ненужни частици. Това е често срещан, макар и изключително сложен процес.

Правилното разпознаване на целта от фагоцитната клетка и правилното взаимодействие между фагоцита и целта на "атаката" изисква непрекъснато сътрудничество на различни протеини, сигнални молекули, антитела и помощни клетки.

Ролята на фагоцитозата в тялото

Не е трудно да се досетим, че основното приложение на процеса на фагоцитоза е защитата на нашето тяло срещу патогени. Проникването на инфекциозен агент в тялото започва каскада от сигнали за „извикване“ на фагоцитни клетки към мястото на инфекцията.

Започва остро възпаление, чиято роля е да неутрализира патогена. Фагоцитите се вливат в лезията с кръвта, представлявайки един от най-важните механизми на първичния имунен отговор. На мястото на възпаление фагоцитите "изяждат" както патогени, така и увредени клетки.

В хода на инфекцията имаме работа с друг, много важен вид фагоцитоза. Това е така наречената ефероцитоза.

Процесът на ефероцитоза включва поглъщане на умиращи клетки, докато възпалението отшумява. След като фагоцитите изпълнят своята функция и елиминират патогените, те стават ненужни.

След това те умират естествено, последвано от ефероцитоза, означава "почистване на бойното поле". Този тип фагоцитоза намалява възпалението и позволява на тялото да се върне в състоянието, в което е било преди инфекцията.

В този момент си струва да се подчертае, че умирането на клетките в нашето тяло е непрекъснат процес, не само в резултат на инфекция. Всяка клетка има определена продължителност на живота, след която умира и се заменя с нова. Процесът на програмирана клетъчна смърт се нарича апоптоза.

Апоптозата е естествен феномен, който позволява на нашите тъкани да се обновяват постоянно. Тези умиращи клеткимогат да бъдат заменени с новите си колеги, те първо трябва да бъдат почистени. Както лесно се досещате, това е и задачата на фагоцитите.

Апоптотичните (умиращи) клетки излъчват специални сигнали на повърхността на клетъчните си мембрани, позволявайки им да бъдат разпознати и неутрализирани от фагоцитите.

В този случай фагоцитозата протича без възпаление. И така, виждаме, че фагоцитозата е не само метод за защита срещу чужди микроорганизми, но и процес, който позволява развитието, ремоделирането и обновяването на всички тъкани.

Кои клетки са способни на фагоцитоза?

Клетките, способни да извършват фагоцитоза, се наричат ​​фагоцити. В зависимост от ефективността и ефективността на фагоцитозата разграничаваме т.нар професионални и непрофесионални фагоцити.

Непрофесионалните фагоцити се справят с фагоцитозата "редовно" - този процес не е основната им задача. Понякога обаче има частици / фрагменти от мъртви клетки в близост до тези клетки, които изискват почистване.

Тогава те показват известна фагоцитна активност, въпреки че в сравнение с професионалните фагоцити, тя е значително ограничена и по-малко ефективна. Много видове клетки се класифицират като непрофесионални фагоцити, вкл. епителни клетки, някои клетки на съединителната тъкан, както и съдовия ендотел.

Професионалните фагоцити са основните клетки, отговорни за фагоцитозата в нашето тяло. Сред тях разграничаваме главно неутрофили, моноцити и макрофаги. Тези клетки принадлежат към семейството на левкоцитите или белите кръвни клетки, които изпълняват основно имунни функции. И трите типа професионални фагоцити са специализирани във фагоцитозата, въпреки че всеки я извършва малко по различен начин.

Неутрофилите са основните клетки, отговорни за образуването на остро възпаление. Обикновено неутрофилите циркулират с кръвта в цялото тяло. Когато започне инфекция, тези клетки незабавно се струпват в огнището на заболяването. Неутрофил-медиираната фагоцитоза е бърза и интензивна: тези клетки имат широк спектър от начини за инактивиране на абсорбирани патогени.

Моноцитите, подобно на неутрофилите, циркулират в кръвния поток, но могат да напуснат кръвния поток и да колонизират различни тъкани. След това зрелите моноцити се трансформират в тъканни макрофаги. Макрофаг-медиираната фагоцитоза е по-малко бърза и много по-бавна. Макрофагите са основният набор от клетки, намиращи се в местата на хронично възпаление.

Фагоцитоза - видове

Фагоцитозата е сложен процес, който зависи отвида на фагоцитната клетка, фагоцитния обект и много междинни молекули. Има два основни пътя на фагоцитоза:

  • спонтанна (нативна) фагоцитоза

Това е относително бавно протичаща фагоцитоза, която рядко участва в антимикробния отговор. Ролята на спонтанната фагоцитоза е да отстрани мъртвите клетки и да "почисти" ненужните елементи в тъканите. За да се инициира спонтанна фагоцитоза е необходимо да се стимулира т.нар "рецептори-почистващи", присъстващи предимно върху макрофагите. Този тип фагоцитоза е противовъзпалително по природа.

  • улеснена фагоцитоза

Улеснената фагоцитоза е много по-бърза и по-ефективна от спонтанната фагоцитоза. Благодарение на това той е много ефективен при унищожаването на патогени. За да може процесът на фагоцитоза да протече толкова интензивно, са необходими - както подсказва името - някои съоръжения.

Как фагоцитите могат да улеснят своята дейност? Един от най-разпространените методи е специално "маркиране" на обекти, които трябва да бъдат изхвърлени. Този процес се нарича опсонизация.

Същността на опсонизацията е прикрепването на определени молекули към повърхността на микроорганизма. Този "маркиран" патоген бързо се насочва и унищожава от хранителните клетки. Молекулите, които позволяват опсонизация, се наричат ​​опсонини. Това са основно антитела и компоненти на т.нар система за допълване.

Опсонините ефективно разпознават патогени, маркират ги и по този начин значително улесняват хода на процеса на фагоцитоза.

Фагоцитоза - етапи

Вече знаем кои клетки, кога и защо се справят с фагоцитозата. Така че нека се опитаме да проследим отблизо хода на този процес:1. Активиране и приток на фагоцити към мястото на инфекциятаПроникването на микроорганизма в тялото предизвиква незабавно стимулиране на имунната система. Клетките в портата на инфекцията започват да изпращат сигнал за съществуваща заплаха.

Молекулите-пратеници (главно така наречените провъзпалителни цитокини) се разпространяват в кръвния поток. По този начин фагоцитите "разбират", че са се заразили и се активират.

Активираните фагоцити достигат мястото на инфекция с кръвта. Ефективният приток на фагоцити до правилното място е възможен благодарение на т.нар хемотаксис. Това е процес на насочено движение на клетките под въздействието на химически сигнали.

Активните фагоцити също имат способността да преминават през стените на кръвоносните съдове, създавайки възпалителен инфилтрат на мястото наинфекции.

2. Диагностика на патогени

Когато фагоцитите достигнат мястото на инфекцията, те започват да разпознават патогени. Този процес често се улеснява от други молекули (вижте раздел 4 за улеснена фагоцитоза). Всеки фагоцит има на повърхността на клетъчната си мембрана т.нар рецептори или протеини, които позволяват разпознаването на различни молекули.

Когато рецепторите, отговорни за разпознаването на микроорганизми, са стимулирани, фагоцитът се свързва тясно с целта на своята атака.

3. Абсорбция на патогена

Фагоцитът, "залепен" за патогена, започва процеса на неговото усвояване. Фагоцитната клетъчна мембрана започва да заобикаля патогена, "изкачвайки" ръбовете му. Това създава везикула, съдържаща микроорганизма. Тази везикула, наречена фагозома, сега е вътре в фагоцитната клетка. За да се неутрализира напълно микроорганизма, е необходимо да се унищожи съдържанието на фагозома.

Смилане на фагозомното съдържание

За да може съдържанието на фагозомата да бъде смляно, е необходимо да се доставят храносмилателни ензими до нейната вътрешност. Такива ензими се съхраняват в специални везикули, наречени лизозоми.

Последният стадий на фагоцитозата следователно изисква комбиниране на съдържанието на лизозомите със съдържанието на фагозома – така се получава т.нар. фаголизозома.

Ензимите в лизозомите могат да разграждат повечето сложни химикали, което води до унищожаване на микроорганизма. Елиминирането на патогена с участието на храносмилателни ензими се нарича кислородно независимо.

Както лесно се досещате, има и кислородно зависимо елиминиране. Той е много по-бърз и ефективен, но само някои фагоцити могат да го направят. Кислородно зависимо елиминиране се случва само в клетки със способността да генерират т.нар "кислородна експлозия".

Кислородната експлозия е внезапно освобождаване на много активни видове кислород (например водороден прекис), който има силен антимикробен ефект. Кислородната експлозия започва поредица от химични реакции, водещи до бързото елиминиране на патогените. Кислородно зависимата микробна деструкция е характерна преди всичко за неутрофилите.

Фагоцитоза - и какво следва?

Процесът на фагоцитоза завършва с усвояването на фагозома вътре в клетката. Какво се случва до отломките от разрушените частици? Фагоцитната клетка се освобождава от повечето ненужни продукти, като просто ги „изхвърля“ навън. Въпреки това, част от материала, останал след храносмилането, може да бъде много полезен.

Някои фагоцити играят и други роли в имунната система. Добър примерима макрофаги, които освен с фагоцитозата се справят и с т.нар представяне на антигени. Представянето на антигена се основава на показване на други имунни клетки на фрагменти от унищожени микроорганизми.

Макрофагът, след като фагоцитозата на патогена приключи, излага част от фагоцитния материал на повърхността си и след това "пътува" с него из цялото тяло.

Всяка клетка от имунната система, която срещне, "научава" благодарение на това как да разпознае даден патоген. Това явление е изключително важно за изграждането на ефективни механизми за антимикробна защита.

Също така си струва да се знае, че процесът на фагоцитоза не винаги завършва с окончателното унищожаване на микроорганизма. Има патогени, които могат да оцелеят във фагозомите благодарение на специално разработените защитни механизми. Добър пример са туберкулозните бацили, които могат да оцелеят в макрофагите в продължение на много години.

Начини за избягване на фагоцитоза от микроорганизми

Фагоцитозата като начин за елиминиране на "биологичните противници" е много стар механизъм. Поради тази причина някои микроорганизми са успели да развият начини да избегнат или да оцелеят при фагоцитоза. Ето техните примери:

  • убиване на фагоцити

Най-лесният начин да избегнете фагоцитозата изглежда е да неутрализирате клетката, която я причинява. Някои микроорганизми имат способността да произвеждат вещества, които необратимо увреждат фагоцитите. Пример за такъв патоген е стафилококус ауреус (латинскиStaphylococcus aureus ), който произвежда токсини, които, разрушавайки клетъчната мембрана на фагоцитите, причиняват тяхната смърт.

  • угасване на възпалителния отговор

Възпалението в портата на инфекцията улеснява предаването на сигнал за инфекция. Благодарение на него е възможно активиране и пристигане на фагоцити на правилното място. Има патогени, които могат да се маскират по такъв начин, че да не бъдат разпознати от имунната система на гостоприемника и да избегнат да причинят възпаление.

  • избягване на опсонизация

Опсонизацията или специалното "маркиране" на патогени е един от най-ефективните начини за улесняване на фагоцитозата. Нищо чудно, че микробите се опитват да го избегнат. Някои щамове стафилококи могат да унищожат опсонини или да ги скрият на повърхността си.

  • избягване на разпознаване на фагоцити

За да започне процесът на фагоцитоза, е необходимо да се разпознае вредността на даден микроорганизъм от фагоцита. Някои патогени, като спирохетиTreponema pallidumпричиняватСифилисът може да прикрепи към повърхността си антигени, подобни на клетките гостоприемници. Тогава имунната система ги разпознава като свои, което позволява на патогените да избягват фагоцитоза.

  • блокиране на производството на фагозоми

Един от ключовите етапи на фагоцитозата е обграждането на атакувания микроорганизъм с везикула, която след това се абсорбира в клетката. В природата обаче има много начини да го избегнем. Някои микроби произвеждат вещества, които разграждат стената на фагозомата. Синята маслена пръчка използва различен механизъм ( Pseudomonas aeruginosa ). Тази бактерия произвежда хлъзгаво покритие (биофилм) около себе си, предотвратявайки образуването на този балон.

  • оцеляване във фагоцита

Фаголизозомата става крайното местообитание на патогени по време на фагоцитоза. Неговата среда е изключително враждебна; пълен е с ензими и убийци. Въпреки това, микроорганизмите могат да развият механизми, които им позволяват да оцелеят дори при такива трудни условия. Един пример е туберкулозата ( Mycobacterium tuberculosis ). Тази бактерия е разработила специална клетъчна мембрана с много високо съдържание на липиди, която не се влияе от стандартните храносмилателни ензими.

  • бягство от фагозома

Колкото и невероятно да звучи да избягате от фагозома, наистина има микроби, които са развили толкова умен защитен механизъм. Listeria monocytogenes произвежда вещества, способни да разрушат фагозомната стена. Нещо повече, този патоген, след като избяга от фагозома, може да се размножи вътре във фагоцита, а също и да стигне по-далеч извън неговите граници.

Нарушения на фагоцитозата

Правилно протичащият процес на фагоцитоза е от основно значение за гладкото функциониране на имунната система. Нарушенията в някои етапи на фагоцитозата са в основата на имунодефицитните заболявания. Примери за такива заболявания са:

  • Хронична грануломатозна болест

Причината за хронична грануломатозна болест е нарушение на фагоцитозата на етапа на генериране на кислороден взрив. Липсата на подходящ ензим (т.нар. NADPH оксидаза) предотвратява образуването на реактивни кислородни видове, което от своя страна не позволява бързо и ефективно елиминиране на микроорганизмите.

Увреждането на ензима има генетичен произход, така че все още няма причинно-следствено лечение на болестта. В хода на хроничната грануломатозна болест се развиват чести инфекции, абсцеси и грануломи поради неадекватната вътреклетъчна елиминационна система.патогени.

  • Chediak- Higashi Team

При синдрома на Чедиак-Хигаши има дефект във фагоцитозата на етапа на връзката фагозома-лизозома. Генетична мутация на един от протеините предотвратява трансфера на храносмилателни ензими към везикулата, съдържаща патогена, като по този начин предотвратява неговото елиминиране.

Освен значителното увреждане на имунитета, албинизмът и нарушенията във функционирането на нервната система са характерни и за синдрома на Чедиак-Хигаши.

За автораКшищоф БялазитеСтудент по медицина в Collegium Medicum в Краков, бавно навлизащ в света на постоянните предизвикателства на работата на лекаря. Тя се интересува особено от гинекология и акушерство, педиатрия и медицина за начина на живот. Любител на чужди езици, пътувания и планински преходи.

Прочетете повече статии от този автор

Категория:

Имунна система