Fagocitoze ir viens no pamata un tajā pašā laikā visefektīvākajiem cilvēka ķermeņa aizsardzības mehānismiem. Pareiza fagocitozes procesa darbība ir būtiska pareizas imūnās atbildes sastāvdaļa. Uzziniet, kas tieši ir fagocitoze, kā darbojas fagocitoze, kāpēc nepieciešama fagocitoze un kādas sekas var būt fagocitozes traucējumi?
Fagocitoze ir tad, kad patogēni, atmirušo šūnu fragmenti un sīkās daļiņas absorbē specializētās šūnas, ko sauc par fagocītiem. Fagocitozi var salīdzināt ar "attīrīšanu" šūnu līmenī - tas ļauj šūnām atbrīvoties no nevajadzīgiem vai bīstamiem elementiem.
Satura rādītājs:
- Kas ir fagocitoze?
- Fagocitozes loma organismā
- Kurām šūnām ir spēja fagocitozēt?
- Fagocitoze - veidi
- spontāna fagocitoze (tā sauktā dzimtā)
- veicināja fagocitozi
- Fagocitoze - stadijas
- Fagocitoze - un kas tālāk?
- Veidi, kā izvairīties no fagocitozes ar mikroorganismiem
- Fagocitozes traucējumi
- Hroniska granulomatoza slimība
- Čedjaka-Higaši sindroms
Kas ir fagocitoze?
Fagocitoze ir bioloģisks process, kurā šūna absorbē svešas daļiņas. Fagocitozes parādība ir izplatīta daudziem dzīviem organismiem - primitīvākie (piemēram, vienšūņi) izmanto fagocitozi kā veidu, kā paņemt pārtiku no ārējās vides.
Cilvēkiem spēju fagocitozēt galvenokārt izmanto imūnsistēmas šūnas.
Fagocitoze pieder pie iedzimtas vai nespecifiskas imunitātes mehānismiem. Fagocitozes process tāpēc ir viena no mūsu ķermeņa pirmajām un pamata aizsardzības līnijām. Papildus lomai imūnsistēmā, fagocitozei ir liela nozīme audu homeostāzes (vai līdzsvara) uzturēšanā.
Fagocitoze ļauj noņemt paša ķermeņa mirušās un bojātās šūnas, kas savukārt ļauj efektīvi atjaunot un atjaunot visus audus.
Fagocitoze ir viens no endocitozes veidiem, t.i., molekulu pārvietošana no ārējās vides uz šūnas iekšpusi. Fagocitozē cietās daļiņas tiek absorbētas: fagocitārā šūna vispirms tās ieskauj ar savas šūnas membrānas fragmentu un pēc tam to ievelk iekšā. Tas rada vezikulu, kurā ir absorbēta daļiņa, ko sauc par fagosomu.
Pēc tam fagosomas saturs tiek sagremots ar dažādām ķīmiskām vielām un fermentiem. Viss process atgādina daļiņas "ēšanu" šūnā, kas atspoguļojas arī terminā fagocitoze.
Nosaukums cēlies no grieķu phagein, kas nozīmē "ēst, rīt".
Fagocitoze mūsu ķermenī notiek visu laiku - miljardiem fagocītu pastāvīgi "ēd" bīstamus mikroorganismus, atmirušo šūnu fragmentus vai nevajadzīgas daļiņas. Tas ir izplatīts, lai arī ārkārtīgi sarežģīts process.
Pareiza mērķa atpazīšana, ko veic fagocitārā šūna, un pareiza mijiedarbība starp fagocītu un "uzbrukuma" mērķi prasa nepārtrauktu dažādu olbaltumvielu, signālmolekulu, antivielu un palīgšūnu sadarbību.
Fagocitozes loma organismā
Nav grūti uzminēt, ka fagocitozes procesa pamatpielietojums ir mūsu ķermeņa aizsardzība pret patogēniem. Infekcijas izraisītāja iekļūšana ķermenī sāk signālu kaskādi, lai "izsauktu" fagocītiskās šūnas infekcijas vietā.
Sākas akūts iekaisums, kura uzdevums ir neitralizēt patogēnu. Fagocīti plūst ar asinīm līdz bojājumam, kas ir viens no vissvarīgākajiem primārās imūnās atbildes mehānismiem. Iekaisuma vietā fagocīti "apēd" gan patogēnus, gan to bojātās šūnas.
Infekcijas gaitā ir vēl viens, ļoti svarīgs fagocitozes veids. Tā ir tā sauktā eferocitoze.
Eferocitozes process ietver šūnu norīšanu, kas mirst, kad iekaisums samazinās. Kad fagocīti ir izpildījuši savu funkciju un iznīcinājuši patogēnus, tie kļūst nevajadzīgi.
Tad viņi mirst dabiski, kam seko eferocitoze, tas ir "kaujas lauka tīrīšana". Šis fagocitozes veids mazina iekaisumu un ļauj organismam atgriezties pirmsinfekcijas stāvoklī.
Šajā brīdī ir vērts uzsvērt, ka šūnu bojāeja mūsu ķermenī ir process, kas notiek pastāvīgi, ne tikai infekcijas rezultātā. Katrai šūnai ir noteikts dzīves ilgums, pēc kura tā mirst un tiek aizstāta ar jaunu. Programmētās šūnu nāves procesu sauc par apoptozi.
Apoptoze ir dabas parādība, kas ļauj mūsu audiem pastāvīgi atjaunoties. Lai mirstošās šūnas varētu aizstāt ar jaunajiem kolēģiem, vispirms tās ir jāattīra. Kā jūs varat viegli uzminēt, tas ir arī fagocītu uzdevums.
Apoptotiskās (mirstošās) šūnas uz savu šūnu membrānu virsmas izstaro īpašus signālus, kas ļauj tos atpazīt un neitralizēt fagocītos.
Šajā gadījumā fagocitoze notiek bez iekaisuma. Tātad mēs redzam, ka fagocitoze ir ne tikai aizsardzības metode pret svešiem mikroorganismiem, bet arī process, kas ļauj attīstīt, pārveidot un atjaunot visus audus.
Kurām šūnām ir spēja fagocitozēt?
Šūnas, kas spēj veikt fagocitozi, sauc par fagocītiem. Atkarībā no fagocitozes efektivitātes un efektivitātes mēs izšķiram tā saukto profesionāli un neprofesionāli fagocīti.
Neprofesionāli fagocīti ar fagocitozi nodarbojas "neregulāri" - šis process nav viņu galvenais uzdevums. Dažreiz šo šūnu tuvumā tomēr ir mirušu šūnu daļiņas / fragmenti, kas jāattīra.
Tad tie parāda noteiktu fagocītisko aktivitāti, lai gan, salīdzinot ar profesionāliem fagocītiem, tā ir ievērojami ierobežota un mazāk efektīva. Daudzi šūnu veidi tiek klasificēti kā neprofesionāli fagocīti, t.sk. epitēlija šūnas, dažas saistaudu šūnas, kā arī asinsvadu endotēlijs.
Profesionālie fagocīti ir galvenās šūnas, kas ir atbildīgas par fagocitozi mūsu ķermenī. Starp tiem mēs izšķir galvenokārt neitrofilus, monocītus un makrofāgus. Šīs šūnas pieder leikocītu jeb balto asins šūnu ģimenei, kas galvenokārt veic imūnās funkcijas. Visi trīs profesionālo fagocītu veidi specializējas fagocitozē, lai gan katrs to veic nedaudz atšķirīgi.
Neitrofīli ir galvenās šūnas, kas atbild par akūta iekaisuma attīstību. Normālos apstākļos neitrofīli cirkulē ar asinīm visā ķermenī. Kad sākas infekcija, šīs šūnas nekavējoties apvienojas slimības fokusā. Neitrofilu mediēta fagocitoze ir ātra un intensīva: šīm šūnām ir ļoti dažādi veidi, kā inaktivēt absorbētos patogēnus.
Monocīti, tāpat kā neitrofīli, cirkulē asinsritē, tomēr tie var atstāt asinsriti un kolonizēt dažādus audus. Nobriedušie monocīti pēc tam pārveidojas par audu makrofāgiem. Makrofāgu mediēta fagocitoze ir mazāk ātra un daudz lēnāka. Makrofāgi ir galvenais šūnu kopums, kas atrodams hroniska iekaisuma vietās.
Fagocitoze - veidi
Fagocitoze ir sarežģīts process, kas ir atkarīgs no fagocitārās šūnas veida, objekta, kuram notiek fagocitoze, un daudzām starpniekmolekulām. Ir divi pamata fagocitozes ceļi:
- spontāna fagocitoze (tā sauktā dzimtā)
Tā ir samērā lēna fagocitoze, kas reti tiek iesaistīta pretmikrobu reakcijā. Spontānas fagocitozes loma ir noņemt atmirušās šūnas un "iztīrīt" nevajadzīgus elementus audos. Lai sāktu spontānu fagocitozi, nepieciešams stimulēt t.s. "savācēji" galvenokārt atrodas makrofāgos. Šis fagocitozes veids ir pretiekaisuma raksturs.
- veicināja fagocitozi
Atvieglota fagocitoze ir daudz ātrāka un efektīvāka nekā spontāna fagocitoze. Rezultātā tas ir ļoti efektīvs patogēnu iznīcināšanā. Lai fagocitozes process noritētu tik intensīvi, ir nepieciešams - kā norāda nosaukums - dažas telpas.
Kā fagocīti var atvieglot viņu darbību? Viena no visizplatītākajām metodēm ir īpaši "atzīmēt" objektus, kas jāiznīcina. Šo procesu sauc par opsonizāciju.
Osonizācijas būtība ir noteiktu molekulu piestiprināšana mikroorganisma virsmai. Pārtikas šūnas ātri mērķē un iznīcina šo "iezīmēto" patogēnu. Molekulas, kas nodrošina opsonizāciju, sauc par opsonīniem. Tās galvenokārt ir antivielas un tā sauktās sastāvdaļas komplementa sistēma.
Opsonīni efektīvi atpazīst patogēnus, tos iezīmē un tādējādi ievērojami atvieglo fagocitozes procesa gaitu.
Fagocitoze - stadijas
Mēs jau zinām, kuras šūnas, kad un kāpēc ir iesaistītas fagocitozē. Mēģināsim cieši sekot šim procesam:
1. Fagocītu aktivācija un pieplūdums infekcijas vietā
Mikroorganisma iekļūšana ķermenī izraisa tūlītēju imūnsistēmas stimulēšanu. Šūnas infekcijas vārtos sāk sūtīt signālu par pastāvošiem draudiem.
Messenger molekulas (galvenokārt tā sauktie pretiekaisuma citokīni) ir izplatītas visā asinsritē. Tādā veidā fagocīti "uzzina", ka ir inficējušies un aktivizējušies.
Aktivētie fagocīti nonāk infekcijas vietā ar asinīm. Efektīva fagocītu ieplūšana pareizajā vietā ir iespējama, pateicoties t.s. ķīmijterapija. Tas ir šūnu virzītas kustības process ķīmisko signālu ietekmē.
Aktīvajiem fagocītiem ir arī spēja iziet cauri asinsvadu sieniņām, infekcijas vietā izveidojot iekaisuma infiltrātu.
2. Patogēna atpazīšana
Kad fagocīti nonāk infekcijas vietā, viņi sāk atpazīt patogēnus. Šo procesu bieži veicina citas molekulas (skatīt 4. sadaļu par atvieglotu fagocitozi). Katram fagocītam uz tā šūnu membrānas virsmas ir tā saucamais receptori, t.i., olbaltumvielas, kas ļauj atpazīt dažādas molekulas.
Kad tiek stimulēti receptori, kas ir atbildīgi par mikroorganismu atpazīšanu, fagocīts cieši saistās ar tā uzbrukuma mērķi.
3. Patogēna absorbcija
Fagocīts, kas "iestrēdzis" pie patogēna, sāk tā absorbcijas procesu. Fagocītu šūnas membrāna sāk apņemt patogēnu, "uzkāpjot" pa tā malām. Tas rada pūslīti, kas satur mikroorganismu. Šī pūslīte, ko sauc par fagosomu, tagad atrodas fagocītu šūnā. Lai pilnībā padarītu mikroorganismu nekaitīgu, ir jāiznīcina fagosomas saturs.
Fagosomu satura sagremošana
Lai fagosomas saturs tiktu sagremots, tā iekšienē ir nepieciešams piegādāt gremošanas enzīmus. Šādi fermenti tiek uzglabāti īpašos pūslīšos, kurus sauc par lizosomām.
Fagocitozes pēdējais posms tāpēc prasa apvienot lizosomu saturu ar fagosomas saturu - tā tiek dēvēta t.s. fagolizosoma.
Lizosomās esošie fermenti var noārdīt vissarežģītākās ķīmiskās vielas, iznīcinot mikroorganismu. Patogēna izvadīšanu ar gremošanas enzīmu piedalīšanos sauc par neatkarīgu no skābekļa.
Kā jūs varat viegli uzminēt, pastāv arī skābekļa atkarīga eliminācija. Tas ir daudz ātrāks un efektīvāks, taču to var izdarīt tikai daži fagocīti. No skābekļa atkarīgā eliminācija notiek tikai šūnās, kas spēj radīt t.s. "skābekļa eksplozija".
Skābekļa eksplozija ir pēkšņi ļoti reaģējošu skābekļa vielu (piemēram, ūdeņraža peroksīda) izdalīšanās, kurai ir spēcīga pretmikrobu iedarbība. Skābekļa sprādziens sāk virkni ķīmisko reakciju, kas izraisa ātru patogēnu iznīcināšanu. No skābekļa atkarīgā mikrobu iznīcināšana galvenokārt raksturīga neitrofiliem.
Fagocitoze - un kas tālāk?
Fagocitozes process beidzas ar fagosomas satura sagremošanu šūnas iekšienē. Kas notiek blakus atkritumiem no iznīcinātajām daļiņām? Fagocitārā šūna atbrīvojas no lielākās daļas nevajadzīgo produktu, vienkārši "izmetot" tos ārpusē. Tomēr daži materiāli, kas palikuši pēc sagremošanas, var būt ļoti noderīgi.
Daži fagocīti spēlē arī citas funkcijas imūnsistēmā. Labs piemērs ir makrofāgi, kas papildus fagocitozei nodarbojas arī ar t.s. antigēnu prezentācija. Antigēna prezentācijas pamatā ir citu iznīcinātu mikroorganismu imūnšūnu fragmentu parādīšana.
Pēc patogēna fagocitozes beigām makrofāgs atklāj daļu fagocītiskā materiāla uz tā virsmas un pēc tam ar to "ceļo" pa visu ķermeni.
Katra imūnsistēmas šūna, ar kuru tā sastopas, "iemācās" atpazīt noteiktu patogēnu. Šī parādība ir ārkārtīgi svarīga efektīvu pretmikrobu aizsardzības mehānismu izveidē.
Ir arī vērts zināt, ka fagocitozes process ne vienmēr beidzas ar mikroorganisma galīgo iznīcināšanu. Ir patogēni, kas var izdzīvot fagosomu iekšienē, pateicoties īpaši izstrādātiem aizsardzības mehānismiem. Labs piemērs ir tuberkulozes baciļi, kas daudzus gadus var izdzīvot makrofāgu iekšienē.
Veidi, kā izvairīties no fagocitozes ar mikroorganismiem
Fagocitoze kā līdzeklis "bioloģisko pretinieku" likvidēšanai ir ļoti sens mehānisms. Šī iemesla dēļ dažiem mikroorganismiem ir izdevies attīstīt veidus, kā izvairīties no fagocitozes vai izdzīvot. Šeit ir viņu piemēri:
- nogalinot fagocītus
Šķiet, ka vienkāršākais veids, kā izvairīties no fagocitozes, ir neitralizēt šūnu, kas to izraisa. Daži mikroorganismi spēj radīt vielas, kas neatgriezeniski bojā fagocītus. Šāda patogēna piemērs ir staphylococcus aureus (latīņu. Staphylococcus aureus), ražojot toksīnus, kas, iznīcinot fagocītu šūnu membrānas, izraisa to nāvi.
- iekaisuma reakcijas izzušana
Iekaisums infekcijas vārtos atvieglo infekcijas signāla pārraidi. Pateicoties tam, ir iespējama fagocītu aktivizēšana un nonākšana pareizajā vietā. Ir patogēni, kas var sevi maskēt tā, lai tos neatpazītu saimnieka imūnsistēma un lai neizraisītu iekaisumu.
- izvairoties no opsonizācijas
Opsonizācija jeb īpaša patogēnu “marķēšana” ir viens no efektīvākajiem veidiem, kā atvieglot fagocitozi. Nav brīnums, ka mikrobi cenšas no tā izvairīties. Daži stafilokoku celmi var iznīcināt opsonīnus vai paslēpt tos uz savas virsmas.
- izvairoties no fagocītu atpazīšanas
Lai sāktos fagocitozes process, fagocīts ir jāatzīst noteiktā mikroorganisma kaitīgums. Daži patogēni, piemēram, spirohetes Treponema pallidum cēloņi, sifiliss var piestiprināties pie to virsmas antigēniem līdzīgi kā saimniekšūnas. Pēc tam imūnsistēma tos atzīst par savējiem, kas ļauj patogēniem izvairīties no fagocitozes.
- fagosomu ražošanas bloķēšana
Viens no galvenajiem fagocitozes posmiem ir uzbrukuma mikroorganisma apņemšana ar pūslīti, kas pēc tam tiek absorbēts šūnā. Dabā tomēr ir daudz veidu, kā no tā izvairīties. Daži mikrobi rada vielas, kas noārda fagosomas sienu. Citādu mehānismu izmanto zilās eļļas nūja (Pseudomonas aeruginosa). Šī baktērija ap sevi rada slidenu pārklājumu (bioplēvi), kas novērš burbuļa veidošanos.
- izdzīvošana fagocīta iekšienē
Fagolizosoma kļūst par patogēnu galīgo eksistences vietu fagocitozes laikā. Tās vide ir ārkārtīgi naidīga; tas ir pilns ar fermentiem un letālām vielām. Tomēr mikroorganismi var izstrādāt mehānismus, kas viņiem ļauj izdzīvot pat šādos sarežģītos apstākļos. Viens piemērs ir tuberkuloze (Mycobacterium tuberculosis). Šī baktērija ir izstrādājusi noteiktu šūnu membrānu ar ļoti augstu lipīdu saturu, kuru neietekmē standarta gremošanas fermenti.
- aizbēgt no fagosomas
Lai arī cik neticami izklausītos, lai izvairītos no fagosomas, patiešām ir mikrobi, kas ir izstrādājuši tik gudru aizsardzības mehānismu. Listeria monocytogenes ražo vielas, kas var iznīcināt fagosomas sienu. Turklāt šis patogēns pēc izkļūšanas no fagosomas var vairoties fagocīta iekšienē, kā arī izkļūt tālāk par savām robežām.
Fagocitozes traucējumi
Pareizi noritošam fagocitozes procesam ir būtiska nozīme imūnsistēmas efektīvā darbībā. Dažu fagocitozes stadiju traucējumi ir imūndeficīta slimību pamatā. Šādu apstākļu piemēri ir:
- Hroniska granulomatoza slimība
Hroniskas granulomatozas slimības cēlonis ir fagocitozes traucējumi skābekļa eksplozijas ģenerēšanas stadijā. Atbilstoša fermenta (tā sauktās NADPH oksidāzes) trūkums novērš reaktīvu skābekļa sugu veidošanos, kas savukārt neļauj ātri un efektīvi iznīcināt mikroorganismus.
Fermenta bojājums ir ģenētisks, tāpēc pagaidām nav slimības cēloņsakarības. Hroniska granulomatoza slimība neefektīvas intracelulāro patogēnu eliminācijas sistēmas dēļ izraisa biežas infekcijas un abscesu un granulomu veidošanos.
Lasiet arī: Vegenera granulomatoze: cēloņi, simptomi un ārstēšana
- Čedjaka-Higaši sindroms
Chediak-Higashi sindromā fagosocītu-lizosomu savienojuma stadijā ir fagocitozes defekts. Viena no olbaltumvielām ģenētiskā mutācija novērš gremošanas enzīmu pārnešanu uz vezikulu, kurā ir patogēns, tādējādi novēršot tā elimināciju.
Papildus ievērojamam imunitātes pasliktinājumam Čedjaka-Higaši sindromam ir raksturīgi arī albīnisms un nervu sistēmas darbības traucējumi.
Bibliogrāfija:
- "Fagocitoze: fundamentāls imunitātes process" C. Rosales, E. Uribe-Querol, Biomed Res Int. 2017
- "Fagocitozes kontrole ar mikrobu patogēniem", C. Rosales, E. Uribe-Querol Front Immunol. 2017. gads
- "Immunologia" K.Bryniarski, Edra Urban & Partner Wrocław 2017, 1. izdevums
- "Fagocitoze: imunobioloģisks process" S. Gordons, Imunitāte, Pārskats, 44. sējums, 3. izdevums, P463-475, 2016. gada 15. marts
Lasiet vairāk šī autora rakstus
