Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с Phagocytose )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Обзор фагоцитоза
Фагоцитоз против экзоцитоза

Фагоцитоз (от древнегреческого φαγεῖν ( фагин )  «есть» и κύτος , ( kytos )  «клетка») - это процесс, при котором клетка использует свою плазматическую мембрану для поглощения большой частицы (≥ 0,5 мкм), вызывая внутренний отсек называется фагосомой . Это один из видов эндоцитоза . Клетка, выполняющая фагоцитоз, называется фагоцитом .

Поглощение возбудителя фагоцитом

В иммунной системе многоклеточного организма фагоцитоз является основным механизмом, используемым для удаления патогенов и клеточного мусора. Затем проглоченный материал переваривается в фагосоме. Бактерии, мертвые тканевые клетки и мелкие минеральные частицы - все это примеры объектов, которые могут быть фагоцитированы. Некоторые простейшие используют фагоцитоз как средство получения питательных веществ.

История [ править ]

Впервые фагоцитоз был отмечен канадским врачом Уильямом Ослером (1876 г.) [1], а затем изучен и назван Эли Мечниковым (1880, 1883 г.). [2]

В иммунной системе [ править ]

Сканирующая электронная микрофотография фагоцита (желтый, справа), фагоцитирующего бациллы сибирской язвы (оранжевый, слева)
Основная статья: Фагоцит

Фагоцитоз - один из основных механизмов врожденной иммунной защиты. Это один из первых процессов, отвечающих на инфекцию , а также одна из инициирующих ветвей адаптивного иммунного ответа. Хотя большинство клеток способны к фагоцитозу, некоторые типы клеток выполняют его как часть своей основной функции. Их называют «профессиональными фагоцитами». Фагоцитоз является старым в эволюционном плане, он присутствует даже у беспозвоночных . [3]

Профессиональные фагоцитарные клетки [ править ]

Воспроизвести медиа
Световая микроскопическая видеопоследовательность нейтрофила из крови человека, фагоцитирующего бактерию

Нейтрофилы , макрофаги , моноциты , дендритные клетки , остеокласты и эозинофилы можно отнести к профессиональным фагоцитам. [2] Первые три имеют наибольшую роль в иммунном ответе на большинство инфекций. [3]

Роль нейтрофилов - патрулирование кровотока и быстрая миграция в ткани в больших количествах только в случае инфекции. [3] Там они оказывают прямое микробицидное действие за счет фагоцитоза. После приема внутрь нейтрофилы эффективны во внутриклеточном уничтожении патогенов. Нейтрофилы фагоцитируют главным образом через рецепторы Fcγ и рецепторы комплемента 1 и 3. Микробицидный эффект нейтрофилов обусловлен большим набором молекул, присутствующих в предварительно сформированных гранулах. Ферменты и другие молекулы, полученные в этих гранулах, представляют собой протеазы, такие как коллагеназа , желатиназа или сериновые протеазы , миелопероксидаза , лактоферрин.и белки-антибиотики. Дегрануляция из них в фагосомы, сопровождается высоким активными формы кислорода производства (окислительный взрыв) является весьма Бактерицидной. [4]

Моноциты и созревающие из них макрофаги покидают кровообращение, чтобы мигрировать через ткани. Там они проживают в камерах и образуют барьер для отдыха. [3] Макрофаги инициирует фагоцитоз маннозы рецепторов , мусорщик рецепторов , рецепторов Fcγ и комплемента рецепторов 1, 3 и 4. Макрофаги долговечны и могут продолжать фагоцитоз за счет формирования новых лизосом. [3] [5]

Дендритные клетки также находятся в тканях и поглощают патогены путем фагоцитоза. Их роль не в уничтожении или удалении микробов, а в их разрушении для презентации антигена клеткам адаптивной иммунной системы. [3]

Инициирующие рецепторы [ править ]

Рецепторы фагоцитоза можно разделить на две категории по распознаваемым молекулам. Первые, опсонические рецепторы, зависят от опсонинов . [6] Среди них рецепторы, которые распознают Fc-часть связанных антител IgG , депонированный комплемент или рецепторы, которые распознают другие опсонины клеточного или плазменного происхождения. Неопсонические рецепторы включают рецепторы лектинового типа, рецепторы дектина или рецепторы скавенджеров . Некоторые фагоцитарные пути требуют второго сигнала от рецепторов распознавания образов (PRR), активируемых присоединением к патоген-ассоциированным молекулярным паттернам (PAMPS), что приводит к активации NF-κB . [2]

Рецепторы Fcγ [ править ]

Рецепторы Fcγ распознают мишени, покрытые IgG. Основная узнаваемая часть - это Fc-фрагмент . Молекула рецептора содержит внутриклеточный домен ITAM или ассоциируется с адаптерной молекулой, содержащей ITAM. Домены ITAM передают сигнал с поверхности фагоцита в ядро. Например, активирующие рецепторы макрофагов человека являются FcγRI , FcγRIIA и FcγRIII . [5] Фагоцитоз, опосредованный рецептором Fcγ, включает образование выступов клетки, называемых «фагоцитарной чашкой», и активирует окислительный взрыв нейтрофилов. [4]

Рецепторы комплемента [ править ]

Эти рецепторы распознают мишени, покрытые C3b , C4b и C3bi из комплемента плазмы. Внеклеточный домен рецепторов содержит лектин-подобный домен связывания комплемента. Распознавания рецепторами комплемента недостаточно, чтобы вызвать интернализацию без дополнительных сигналов. В макрофагах CR1 , CR3 и CR4 отвечают за распознавание мишеней. Покрытые комплементом мишени интернализуются, «погружаясь» в мембрану фагоцита без каких-либо выступов. [5]

Рецепторы маннозы [ править ]

Манноза и другие связанные с патогенами сахара, такие как фукоза , распознаются рецептором маннозы. Восемь лектиноподобных доменов образуют внеклеточную часть рецептора. Прием внутрь, опосредованный рецептором маннозы, отличается по молекулярным механизмам от фагоцитоза, опосредованного рецептором Fcγ или рецептором комплемента. [5]

Фагосома [ править ]

Поглощению материала способствует сократительная система актин-миозин. Фагосома - это органелла, образованная фагоцитозом материала. Затем он движется к центросоме фагоцита и сливается с лизосомами , образуя фаголизосому и приводя к деградации. Постепенно фаголизосома подкисляется, активируя ферменты деградации. [2] [7]

Разложение может быть кислородно-зависимым или кислородно-независимым.

  • Кислородозависимое разложение зависит от НАДФН и производства активных форм кислорода . Перекись водорода и миелопероксидаза активируют систему галогенирования, что приводит к образованию гипохлорита и уничтожению бактерий. [8]
  • Кислородонезависимая деградация зависит от высвобождения гранул, содержащих ферменты, такие как лизоцимы , и катионные белки, такие как дефенсины . В этих гранулах присутствуют и другие антимикробные пептиды, включая лактоферрин , который связывает железо, создавая неблагоприятные условия для роста бактерий. Другие ферменты, такие как гиалуронидаза, липаза, коллагеназа, эластаза, рибонуклеаза, дезоксирибонуклеаза, также играют важную роль в предотвращении распространения инфекции и деградации основных микробных биомолекул, ведущих к гибели клеток. [4] [5]

Лейкоциты генерируют цианистый водород во время фагоцитоза и могут убивать бактерии , грибки и другие патогены, производя ряд других токсичных химических веществ. [9] [10] [11]

Некоторые бактерии, например Treponema pallidum , Escheria coli и Staphylococcus aureus , способны избегать фагоцитоза за счет нескольких механизмов.

При апоптозе [ править ]

После апоптоза умирающие клетки должны попадать в окружающие ткани макрофагами в процессе, называемом эффероцитозом . Одной из особенностей апоптотической клетки является представление множества внутриклеточных молекул на поверхности клетки, таких как кальретикулин , фосфатидилсерин (из внутреннего слоя плазматической мембраны), аннексин A1 , окисленные ЛПНП и измененные гликаны . [12] Эти молекулы распознаются рецепторами на клеточной поверхности макрофага, такими как рецептор фосфатидилсерина, или растворимыми (свободно плавающими) рецепторами, такими как тромбоспондин 1 , GAS6.и MFGE8 , которые затем сами связываются с другими рецепторами макрофага, такими как интегрин CD36 и альфа-v-бета-3 . Нарушения клиренса апоптотических клеток обычно связаны с нарушением фагоцитоза макрофагов. Накопление остатков апоптотических клеток часто вызывает аутоиммунные нарушения; таким образом, фармакологическое усиление фагоцитоза имеет медицинский потенциал при лечении определенных форм аутоиммунных заболеваний. [13] [14] [15] [16]

Трофозоиты Entamoeba histolytica с проглоченными эритроцитами

У протистов [ править ]

У многих простейших фагоцитоз используется как средство питания, частично или полностью обеспечивая их питание. Это называется фаготрофным питанием, в отличие от осмотрофического питания, которое происходит за счет абсорбции. [ необходима цитата ]

  • У некоторых, таких как амеба , фагоцитоз происходит путем окружения целевого объекта псевдоподиями , как в фагоцитах животных. У человека амебозойная Entamoeba histolytica может фагоцитировать эритроциты .
  • Инфузории также участвуют в фагоцитозе. [17] У инфузорий есть специальная бороздка или камера в клетке, где происходит фагоцитоз, называемая цитостомом или ртом.

Как и в случае фагоцитарных иммунных клеток, полученная фагосома может быть объединена с лизосомами ( пищевыми вакуолями ), содержащими пищеварительные ферменты , образуя фаголизосому . Затем частицы пищи перевариваются, а высвободившиеся питательные вещества диффундируют или транспортируются в цитозоль для использования в других метаболических процессах. [18]

Миксотрофия может включать фаготрофное и фототрофное питание. [19]

См. Также [ править ]

  • Активный транспорт
  • Презентация антигена
  • Антигенпрезентирующая клетка
  • Emperipolesis
  • Эндосимбионты у протистов
  • Парацитофагия
  • Фагоптоз
  • Пиноцитоз
  • Остаточное тело
  • Клеточная стенка

Ссылки [ править ]

  1. ^ Амвросий, Чарльз Т. (2006). «Слайд Ослера, демонстрация фагоцитоза с 1876 года: отчеты о фагоцитозе до статьи Мечникова 1880 года». Клеточная иммунология . 240 (1): 1–4. DOI : 10.1016 / j.cellimm.2006.05.008 . PMID  16876776 .
  2. ^ a b c d Гордон, Сиамон (март 2016 г.). «Фагоцитоз: иммунобиологический процесс» . Иммунитет . 44 (3): 463–475. DOI : 10.1016 / j.immuni.2016.02.026 . PMID 26982354 . 
  3. ^ a b c d e f M.), Мерфи, Кеннет (Kenneth (2012). Иммунобиология Джейнвей . Трэверс, Пол, 1956-, Уолпорт, Марк., Джейнвей, Чарльз. (8-е изд.). Нью-Йорк: Garland Science . ISBN 9780815342434. OCLC  733935898 .
  4. ^ a b c Витко-Сарсат, Вероник; Рье, Филипп; Декамп-Латша, Беатрис; Лесавр, ​​Филипп; Halbwachs-Mecarelli, Lise (май 2000 г.). «Нейтрофилы: молекулы, функции и патофизиологические аспекты» . Лабораторные исследования . 80 (5): 617–653. DOI : 10.1038 / labinvest.3780067 . ISSN 0023-6837 . PMID 10830774 .  
  5. ^ a b c d e Адерем, Алан; Андерхилл, Дэвид М. (апрель 1999 г.). «Механизмы фагоцитоза в макрофагах». Ежегодный обзор иммунологии . 17 (1): 593–623. DOI : 10.1146 / annurev.immunol.17.1.593 . ISSN 0732-0582 . PMID 10358769 .  
  6. ^ Иммунная система, Питер Пархэм, Garland Science, 2-е издание
  7. ^ Фланнаган, Рональд С .; Жомуй, Валентин; Гринштейн, Серджио (28 февраля 2012). «Клеточная биология фагоцитоза». Ежегодный обзор патологии: механизмы заболевания . 7 (1): 61–98. DOI : 10,1146 / annurev-патол-011811-132445 . ISSN 1553-4006 . PMID 21910624 .  
  8. ^ Hemilä, Harri (1992). "Vitamin C and the common cold" (PDF). British Journal of Nutrition. 67: 3–16. doi:10.1079/bjn19920004. PMID 1547201. Archived from the original (PDF) on 2016-03-03. Retrieved 2011-10-28.
  9. ^ Borowitz JL, Gunasekar PG, Isom GE (12 Sep 1997). "Hydrogen cyanide generation by mu-opiate receptor activation: possible neuromodulatory role of endogenous cyanide". Brain Research. 768 (1–2): 294–300. doi:10.1016/S0006-8993(97)00659-8. PMID 9369328. S2CID 12277593.
  10. ^ Stelmaszyńska, T (1985). "Formation of HCN by human phagocytosing neutrophils--1. Chlorination of Staphylococcus epidermidis as a source of HCN". Int J Biochem. 17 (3): 373–9. doi:10.1016/0020-711x(85)90213-7. PMID 2989021.
  11. ^ Zgliczyński, Jan Maciej; Stelmaszyńska, Teresa (1988). The Respiratory Burst and its Physiological Significance. pp. 315–347. doi:10.1007/978-1-4684-5496-3_15. ISBN 978-1-4684-5498-7.
  12. ^ Bilyy RO, Shkandina T, Tomin A, Muñoz LE, Franz S, Antonyuk V, Kit YY, Zirngibl M, Fürnrohr BG, Janko C, Lauber K, Schiller M, Schett G, Stoika RS, Herrmann M (January 2012). "Macrophages discriminate glycosylation patterns of apoptotic cell-derived microparticles". The Journal of Biological Chemistry. 287 (1): 496–503. doi:10.1074/jbc.M111.273144. PMC 3249103. PMID 22074924.
  13. ^ Mukundan L, Odegaard JI, Morel CR, Heredia JE, Mwangi JW, Ricardo-Gonzalez RR, Goh YP, Eagle AR, Dunn SE, Awakuni JU, Nguyen KD, Steinman L, Michie SA, Chawla A (November 2009). "PPAR-delta senses and orchestrates clearance of apoptotic cells to promote tolerance". Nature Medicine. 15 (11): 1266–72. doi:10.1038/nm.2048. PMC 2783696. PMID 19838202.
  14. ^ Roszer, T; Menéndez-Gutiérrez, MP; Lefterova, MI; Alameda, D; Núñez, V; Lazar, MA; Fischer, T; Ricote, M (Jan 1, 2011). "Autoimmune kidney disease and impaired engulfment of apoptotic cells in mice with macrophage peroxisome proliferator-activated receptor gamma or retinoid X receptor alpha deficiency". Journal of Immunology. 186 (1): 621–31. doi:10.4049/jimmunol.1002230. PMC 4038038. PMID 21135166.
  15. ^ Kruse, K; Janko, C; Urbonaviciute, V; Mierke, CT; Winkler, TH; Voll, RE; Schett, G; Muñoz, LE; Herrmann, M (September 2010). "Inefficient clearance of dying cells in patients with SLE: anti-dsDNA autoantibodies, MFG-E8, HMGB-1 and other players". Apoptosis. 15 (9): 1098–113. doi:10.1007/s10495-010-0478-8. PMID 20198437. S2CID 12729066.
  16. ^ Han, CZ; Ravichandran, KS (Dec 23, 2011). "Metabolic connections during apoptotic cell engulfment". Cell. 147 (7): 1442–5. doi:10.1016/j.cell.2011.12.006. PMC 3254670. PMID 22196723.
  17. ^ Grønlien HK, Berg T, Løvlie AM (July 2002). "In the polymorphic ciliate Tetrahymena vorax, the non-selective phagocytosis seen in microstomes changes to a highly selective process in macrostomes". The Journal of Experimental Biology. 205 (Pt 14): 2089–97. PMID 12089212.
  18. ^ Montagnes, Djs; Barbosa, Ab; Boenigk, J; Davidson, K; Jürgens, K; Macek, M; Parry, Jd; Roberts, Ec; imek, K (2008-09-18). "Selective feeding behaviour of key free-living protists: avenues for continued study". Aquatic Microbial Ecology. 53: 83–98. doi:10.3354/ame01229. ISSN 0948-3055.
  19. ^ Stibor H, Sommer U (April 2003). "Mixotrophy of a photosynthetic flagellate viewed from an optimal foraging perspective". Protist. 154 (1): 91–8. doi:10.1078/143446103764928512. PMID 12812372.

External links[edit]

  • Media related to Phagocytosis at Wikimedia Commons
  • Phagocytosis at the US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)