Концепцията, механизма и последователността на фагоцитозата

Замисляли ли сте се как вирусът или друг инфекциозен агент нахлуват в клетката, за да зарази? Много клетки се нуждаят от прехвърляне на различни вещества, като бактерии, мъртви от клетките гостоприемник и фрагменти от други клетки или околна среда, чрез тяхната плазмена мембрана и цитоплазма по различни причини.

Някои клетки могат да използват различни методи като йонни помпи или осмоза, за да се движат макромолекули, както и химикали чрез плазмена мембрана и цитоплазма. Но големи частици, като вируси и бактерии, са твърде големи, за да използват малки канали за транспортиране през клетъчната мембрана. За да абсорбират по -големи частици, клетките използват процес, наречен ендоцитоза. Има няколко различни вида ендоцитоза, един от които се нарича фагоцитоза.

Пиноцитоза и рецептор-медиирана ендоцитоза.

Какво е фагоцитоза?

Фагоцитозата е процес, при който клетката се свързва с необходимата частица на повърхността и след това я обгръща и потапя вътре. Процесът на фагоцитоза често се случва, когато клетката се опитва да унищожи нещо, като вирус или заразена клетка и често се използва от клетките на имунната система.

Фагоцитозата няма да се случи, ако клетката не е във физически контакт с частицата, която иска да абсорбира. Клетъчните повърхностни рецептори, използвани за фагоцитоза, зависят от вида на клетката.

• Опонинови рецептори: Използва се за свързване на бактерии или други частици, които са били покрити с имуноглобулин G (или IgG) антитела от имунната система. Имунната система обхваща потенциални заплахи в антителата, така че другите клетки да знаят, че трябва да бъдат унищожени. Също така имунната система може да използва група сложни протеини, за да маркира бактерии, наречени система за допълване. Системата за допълване е друг начин на имунната система да унищожава патогени и заплахи за тялото.
• Рецептори на глазери: свързване с молекули, които се произвеждат от бактерии. Повечето бактерии и клетки произвеждат матрица от протеини, които се заобикалят (наречени „извънклетъчна матрица“). Матрицата е идеален начин за имунната система да идентифицира чужди видове в организма, тъй като човешките клетки не произвеждат една и съща протеинова матрица.
• Колоподобни рецептори: Рецептори, кръстени на подобен рецептор при плодови мухи, кодирани от тол генома, които са свързани с определени молекули, произведени от бактерии. Колоподобните рецептори са ключова част от вродената имунна система, тъй като са свързани с бактериалния патоген, те разпознават специфични бактерии и активират имунния отговор. Има много различни видове гъсти рецептори, произведени от тялото, всички от които са свързани с различни молекули.
• Антитела: Някои имунни клетки образуват антитела, свързващи със специфични антигени. Това е процес, подобен на това как подобни рецептори разпознават и идентифицират какъв тип бактерии заразяват собственика. Антигените са молекули, действащи като патогенна „визитка“, защото помагат на имунната система да разбере с каква заплаха се занимава.

Как е фагоцитозата?

За да извършат процеса на фагоцитоза, клетките трябва да извършват няколко последователни действия. Имайте предвид, че различните видове клетки извършват фагоцитоза по различни начини.

• Вирусът и клетката трябва да влязат в контакт помежду си. Понякога имунната клетка случайно навлиза във вируса в кръвта. В други случаи клетките се движат през процес, наречен "хемотаксис". Хемотаксис означава движението на микроорганизма или клетката в отговор на химически стимул. Много клетки от имунната система се движат в отговор на цитокини, малки протеини, използвани специално за предаване на сигнали в клетката. Цитокините сигнализират на клетките да се преместят в определена област на тялото, където се намира частица (в нашия случай вирусът). Това е характерно за инфекциите на определена област (например рана на кожата, засегната от бактериите).
• Вирусът се свързва с рецепторите върху клетъчната повърхност на макрофага. Не забравяйте, че различните видове клетки експресират различни рецептори. Някои рецептори са често срещани, което означава, че те могат да идентифицират спонтанна молекула в сравнение с потенциална заплаха, докато други са много специфични, например, подобни на подобни рецептори или антитела. Макрофагът не инициира фагоцитоза без успешно свързване на клетъчните рецептори.
• Вирусите също могат да имат повърхностни рецептори, специфични за макрофаговите вируси. Вирусите трябва да имат достъп до цитоплазмата или сърцевината на клетката гостоприемник, за да се повтори и да причини инфекция, така че те използват повърхностните си рецептори, за да взаимодействат с клетките на имунната система и да използват имунния отговор, за да влязат в клетката. Понякога, когато вирусът и клетката гостоприемник си взаимодействат, клетката гостоприемник може успешно да унищожи вируса и да спре разпространението на инфекция. В други случаи клетката гостоприемник абсорбира вируса, който започва да се репликира. Щом това се случи, заразената клетка се идентифицира и унищожава от други клетки на имунната система за спиране на вирусната репликация и разпространението на инфекция.

• Macrophage започва да се върти около вируса, поглъщайки го в джоб. Вместо да се движи голям елемент през плазмена мембрана, която може да я повреди, фагоцитозата използва инвагинация, за да вземе частица навътре, обгръщайки я наоколо. Инвагинацията е действието на флексия вътре в себе си, за да се образува кухина или торбичка. Клетката улавя вируса вътре, създавайки джобна вдлъбнатина без увреждане на плазмената мембрана. Не забравяйте, че клетките са доста гъвкави и течащи.

• Заснетия вирус е напълно затворен под формата на структура на мехурчета, наречена "фагос" вътре в цитоплазмата. Устните на джоба, образувани в резултат на инвагинация, се издърпват една към друга, за да се затвори празнината. Това действие създава фагосома, където плазмената мембрана се движи около частицата, като безопасно я поставя вътре в клетката.

• Фагозомите се сливат с лизозомата, превръщайки се в "фаголизозома". Лизозомите също са структури на мехурчета, подобни на фагозомите, които обработват отпадъци вътре в клетката. За по -добро разбиране на функциите на лизозомата префиксът "лизис" означава разделяне или разтваряне. Без да се слива с лизозомата, фагосомата не е в състояние да направи нищо със съдържанието вътре.
• Phagolisoma понижава pH, за да унищожи съдържанието му. Лизозома или фаголизома са в състояние да унищожат веществото в себе си, като рязко намаляват pH на вътрешната среда. RN намалението прави околната среда във фагоголисоса много кисела. Това е ефективен начин за убиване или неутрализиране на всичко, което е във фаголизозомите, за да се предотврати клетъчната инфекция. Някои вируси всъщност използват понижено рН, за да се измъкнат от фаглизозомите и да започнат да се репликират вътре в клетката. Например грип използва намаляване на pH за активиране на конформационни промени, което му позволява да достигне цитоплазмата.
• След като съдържанието се неутрализира, фаголизозома образува остатъчно тяло, което съдържа отпадъци от фаглизозомите. Остатъчното тяло в крайна сметка се отстранява от клетката.

Фагоцитоза и имунна система

Фагоцитозата е важен компонент на имунната система. Няколко вида клетки на имунната система се извършват чрез фагоцитоза, като неутрофили, макрофаги, дендритни клетки и В-лимфоцити. Действието на фагоцитни патогенни или външни частици позволява на клетките на имунната система да знаят какво се борят. Познавайки врага, клетките на имунната система могат специално да се стремят към подобни частици, циркулиращи в тялото.

Друга функция на фагоцитозата в имунната система е абсорбцията и унищожаването на патогени (като вируси или бактерии) и заразени клетки. Унищожаване на заразените клетки, имунната система ограничава скоростта на разпространение и разпространението на инфекцията. Преди това споменахме, че фаглизозомата създава кисела среда за унищожаване или неутрализиране на съдържанието му. Клетките на имунната система, които извършват фагоцитоза, могат да използват и други механизми за унищожаване на патогени във фаголизомите, като: например:

• Кислородни радикали: Силно реактивни молекули, които реагират с протеини, липиди и други биологични молекули. По време на физиологичния стрес количеството кислородни радикали в клетката може да се увеличи рязко, причинявайки оксидативен стрес, който може да унищожи клетъчните структури.
• Азотен оксид: Реакционното вещество, подобно на кислородните радикали, което реагира със супероксид за създаване на допълнителни молекули, които увреждат различни видове биологични молекули.
• Антимикробни протеини: протеини, които конкретно увреждат или убиват бактерии. Примерите за антимикробни протеини включват протеази, които убиват различни бактерии, унищожават основните протеини и лизозима, атакуващи клетъчни стени от грам -позитивни бактерии.
• Антимикробни пептиди: Подобно на антимикробните протеини, тъй като бактериите също атакуват и убиват. Някои антимикробни пептиди, като защитни сили, атакуват бактериални клетъчни мембрани.
• Свързващи протеини: са важни играчи на вродената имунна система, тъй като те се конкурират с протеини или йони, които в противен случай могат да бъдат полезни за бактерии или вирусна репликация. Lacterrin - свързващ протеин, открит в лигавичните мембрани, и свързва йони на желязо, необходими за растежа на бактериите.