Fagocytóza je jedním z nejzákladnějších a zároveň nejúčinnějších obranných mechanismů lidského těla. Správné fungování procesu fagocytózy je nezbytnou součástí správné imunitní odpovědi. Zjistěte, co přesně je fagocytóza, jak fagocytóza funguje, proč je fagocytóza potřebná a jaké účinky mohou mít poruchy fagocytózy?

Fagocytózaje požití patogenů, úlomků mrtvých buněk a drobných částic specializovanými buňkami zvanými fagocyty. Fagocytózu lze přirovnat k „čištění“ na buněčné úrovni – umožňuje buňkám zbavit se nepotřebných nebo nebezpečných prvků.

Obsah:

  1. Co je fagocytóza?
  2. Role fagocytózy v těle
  3. Které buňky jsou schopné fagocytózy?
  4. Fagocytóza - typy
    • spontánní (nativní) fagocytóza
    • fagocytóza fagocytóza
  5. Fagocytóza - stadia
  6. Fagocytóza – a co dál?
  7. Způsoby, jak se vyhnout fagocytóze mikroorganismy
  8. Poruchy fagocytózy
    • Chronické granulomatózní onemocnění
    • tým Chediak- Higashi

Co je fagocytóza?

Fagocytóza je biologický proces, při kterém buňka absorbuje cizí částice. Fenomén fagocytózy je běžný u mnoha živých organismů - ty nejprimitivnější (např. prvoci) využívají fagocytózu jako způsob přijímání potravy z vnějšího prostředí.

U lidí je schopnost fagocytózy primárně využívána buňkami imunitního systému.

Fagocytóza patří k mechanismům vrozené, tedy nespecifické imunity. Proces fagocytózy je tedy jednou z prvních a základních obranných linií našeho těla. Kromě své role v imunitním systému má fagocytóza velký význam pro udržení tkáňové homeostázy (nebo rovnováhy).

Fagocytóza umožňuje odstranění odumřelých a poškozených buněk vlastního těla, což následně umožňuje účinnou regeneraci a rekonstrukci všech tkání

Fagocytóza je jeden z typů endocytózy, tj. přenos molekul z vnějšího prostředíuvnitř buňky. Při fagocytóze dochází k absorpci pevných částic: fagocytující buňka je nejprve obklopí fragmentem vlastní buněčné membrány a poté jej vtáhne dovnitř. Tím se vytvoří vezikula obsahující absorbovanou částici, nazývaná fagozom.

Obsah fagozomu je poté štěpen řadou chemikálií a enzymů. Celý proces připomíná „požírání“ částice buňkou, což se odráží i v termínu fagocytóza.

Název pochází z řeckého phagein a znamená „jíst, hltat“.

Fagocytóza probíhá v našem těle neustále – miliardy fagocytů neustále „požírá“ nebezpečné mikroorganismy, úlomky odumřelých buněk nebo nepotřebné částice. Je to běžný, i když extrémně komplikovaný proces.

Správné rozpoznání cíle fagocytární buňkou a správná interakce mezi fagocytem a cílem "útoku" vyžaduje nepřetržitou spolupráci různých proteinů, signálních molekul, protilátek a pomocných buněk.

Role fagocytózy v těle

Není těžké uhodnout, že základní aplikací procesu fagocytózy je obrana našeho těla proti patogenům. Průnik infekčního agens do těla spustí kaskádu signálů, které „přivolají“ fagocytární buňky do místa infekce.

Začíná akutní zánět, jehož úlohou je neutralizovat patogen. Fagocyty proudí do léze s krví, což představuje jeden z nejdůležitějších mechanismů primární imunitní odpovědi. V místě zánětu fagocyty „požírají“ jak patogeny, tak poškozené buňky.

V průběhu infekce máme co do činění s dalším, velmi důležitým typem fagocytózy. Jde o takzvanou eferocytózu.

Proces eferocytózy zahrnuje polykání odumírajících buněk, když zánět ustupuje. Jakmile fagocyty splní svou funkci a eliminují patogeny, stanou se nepotřebnými.

Pak přirozeně zemřou a následuje eferocytóza, což znamená "uklidit bojiště". Tento typ fagocytózy snižuje zánět a umožňuje tělu vrátit se do stavu, ve kterém bylo před infekcí.

Na tomto místě je vhodné zdůraznit, že odumírání buněk v našem těle je nepřetržitý proces, nejen v důsledku infekce. Každá buňka má specifickou životnost, po které zemře a je nahrazena novou. Proces programované buněčné smrti se nazývá apoptóza.

Apoptóza je přirozený jev, který umožňuje našim tkáním neustále se obnovovat. Ty umírající buňkymohly být nahrazeny svými novými protějšky, musí být nejprve vyčištěny. Jak snadno uhodnete, toto je také úkolem fagocytů.

Apoptotické (umírající) buňky vysílají speciální signály na povrch svých buněčných membrán, což jim umožňuje rozpoznat a neutralizovat fagocyty

V tomto případě probíhá fagocytóza bez zánětu. Vidíme tedy, že fagocytóza není jen způsob obrany proti cizím mikroorganismům, ale také proces, který umožňuje vývoj, remodelaci a obnovu všech tkání.

Které buňky jsou schopné fagocytózy?

Buňky schopné fagocytózy se nazývají fagocyty. Podle účinnosti a účinnosti fagocytózy rozlišujeme tzv profesionální a neprofesionální fagocyty.

Neprofesionální fagocyty se potýkají s fagocytózou „pravidelně“ – tento proces není jejich hlavním úkolem. Někdy se však v blízkosti těchto buněk nacházejí částice / fragmenty mrtvých buněk, které vyžadují čištění.

Pak vykazují určitou fagocytární aktivitu, i když ve srovnání s profesionálními fagocyty je výrazně omezená a méně účinná. Mnoho typů buněk je klasifikováno jako neprofesionální fagocyty, vč. epiteliální buňky, některé buňky pojivové tkáně a také vaskulární endotel

Profesionální fagocyty jsou hlavní buňky zodpovědné za fagocytózu v našem těle. Mezi nimi rozlišujeme především neutrofily, monocyty a makrofágy. Tyto buňky patří do rodiny leukocytů neboli bílých krvinek, které plní především imunitní funkce. Všechny tři typy profesionálních fagocytů se specializují na fagocytózu, i když každý ji provádí trochu jinak.

Neutrofily jsou hlavní buňky zodpovědné za vznik akutního zánětu. Normálně neutrofily cirkulují s krví po celém těle. Když infekce začne, tyto buňky se okamžitě seskupí v ohnisku onemocnění. Neutrofily zprostředkovaná fagocytóza je rychlá a intenzivní: tyto buňky mají širokou škálu způsobů, jak inaktivovat absorbované patogeny.

Monocyty, podobně jako neutrofily, cirkulují v krevním řečišti, ale mohou krevní řečiště opustit a kolonizovat různé tkáně. Zralé monocyty se pak transformují na tkáňové makrofágy. Makrofágy zprostředkovaná fagocytóza je méně rychlá a mnohem pomalejší. Makrofágy jsou hlavní zásobou buněk, které se nacházejí v místech chronického zánětu.

Fagocytóza - typy

Fagocytóza je komplikovaný proces, který závisí natyp fagocytární buňky, fagocytární objekt a mnoho intermediárních molekul. Existují dvě základní cesty fagocytózy:

  • spontánní (nativní) fagocytóza

Jedná se o relativně pomalu se vyskytující fagocytózu, která se zřídka účastní antimikrobiální odpovědi. Úlohou spontánní fagocytózy je odstranit odumřelé buňky a „vyčistit“ nepotřebné prvky v tkáních. K zahájení spontánní fagocytózy je nutné stimulovat tzv "scavenger receptory" primárně přítomné na makrofázích. Tento typ fagocytózy má protizánětlivý charakter.

  • fagocytóza fagocytóza

Facilitovaná fagocytóza je mnohem rychlejší a účinnější než fagocytóza spontánní. Díky tomu je vysoce účinný při ničení patogenů. Aby proces fagocytózy mohl probíhat tak intenzivně, je potřeba - jak název napovídá - nějaká zařízení

Jak mohou fagocyty usnadnit svou činnost? Jednou z nejčastějších metod je speciální „označování“ předmětů, které by měly být zlikvidovány. Tento proces se nazývá opsonizace.

Podstatou opsonizace je připojení určitých molekul na povrch mikroorganismu. Tento "označený" patogen je rychle zaměřen a zničen potravními buňkami. Molekuly, které umožňují opsonizaci, se nazývají opsoniny. Jedná se především o protilátky a složky tzv komplementový systém.

Opsoniny účinně rozpoznávají patogeny, označují je a výrazně tak usnadňují průběh procesu fagocytózy

Fagocytóza - stadia

Již víme, které buňky, kdy a proč se zabývají fagocytózou. Pokusme se tedy pozorně sledovat průběh tohoto procesu:1. Aktivace a příliv fagocytů do místa infekcePrůnik mikroorganismu do těla způsobuje okamžitou stimulaci imunitního systému. Buňky v bráně infekce začnou vysílat signál o existující hrozbě.

Molekuly messengerů (hlavně tzv. prozánětlivé cytokiny) se šíří krevním řečištěm. Tímto způsobem fagocyty "zjistí", že se nakazily a jsou aktivovány.

Aktivované fagocyty se dostanou do místa infekce krví. Efektivní příliv fagocytů na správné místo je možný díky tzv chemotaxe. Je to proces řízeného pohybu buněk pod vlivem chemických signálů.

Aktivní fagocyty mají také schopnost procházet stěnami krevních cév a vytvářet zánětlivý infiltrát v místěinfekce.

2. Diagnóza patogenu

Když fagocyty dosáhnou místa infekce, začnou rozpoznávat patogeny. Tento proces je často usnadněn jinými molekulami (viz část 4 pro fagocytózu s fagocytózou). Každý fagocyt má na povrchu své buněčné membrány tzv receptory neboli proteiny, které umožňují rozpoznání různých molekul.

Když jsou stimulovány receptory odpovědné za rozpoznávání mikroorganismů, fagocyt se těsně naváže na cíl svého útoku.

3. Absorpce patogenu

Fagocyt „přilepený“ k patogenu zahájí proces jeho vstřebávání. Membrána fagocytárních buněk začíná obklopovat patogen a „šplhat“ po jeho okrajích. Tím se vytvoří vezikula obsahující mikroorganismus. Tato vezikula, nazývaná fagozom, je nyní uvnitř fagocytární buňky. Pro úplnou neutralizaci mikroorganismu je nutné zničit obsah fagozomu

Trávení obsahu fagozomů

Aby mohl být obsah fagozomu stráven, je nutné do jeho nitra dopravit trávicí enzymy. Tyto enzymy jsou uloženy ve speciálních vezikulách zvaných lysozomy.

Poslední stadium fagocytózy tedy vyžaduje spojení obsahu lysozomů s obsahem fagozomu - takto vzniká tzv. fagolyzozom.

Enzymy v lysozomech dokážou rozložit většinu složitých chemikálií, což vede ke zničení mikroorganismu. Eliminace patogenu za účasti trávicích enzymů se nazývá kyslíkově nezávislá

Jak můžete snadno uhodnout, existuje také eliminace závislá na kyslíku. Je mnohem rychlejší a účinnější, ale dokážou to jen některé fagocyty. K eliminaci závislé na kyslíku dochází pouze u buněk se schopností generovat tzv "exploze kyslíku".

Výbuch kyslíku je náhlé uvolnění velmi aktivních forem kyslíku (např. peroxidu vodíku), které mají silný antimikrobiální účinek. Exploze kyslíku zahajuje sérii chemických reakcí vedoucích k rychlé likvidaci patogenů. Mikrobiální destrukce závislá na kyslíku je primárně charakteristická pro neutrofily.

Fagocytóza – a co dál?

Proces fagocytózy končí trávením fagozomu uvnitř buňky. Co se děje vedle trosek ze zničených částic? Fagocytární buňka se většiny nepotřebných produktů zbaví tak, že je jednoduše „vyhodí“ ven. Některý materiál zbylý po trávení však může být velmi užitečný.

Některé fagocyty hrají v imunitním systému i další role. Dobrý příkladexistují makrofágy, které se kromě fagocytózy zabývají i tzv prezentace antigenů. Prezentace antigenu je založena na zobrazení fragmentů zničených mikroorganismů jiných imunitních buněk.

Makrofág po dokončení fagocytózy patogenu obnaží část fagocytárního materiálu na svém povrchu a poté s ním „cestuje“ po těle.

Každá buňka imunitního systému, se kterou se setká, se díky tomu „učí“, jak daný patogen rozpoznat. Tento jev je extrémně důležitý při budování účinných mechanismů antimikrobiální obrany.

Také stojí za to vědět, že proces fagocytózy nekončí vždy konečnou destrukcí mikroorganismu. Existují patogeny, které mohou přežívat uvnitř fagozomů díky speciálně vyvinutým obranným mechanismům. Dobrým příkladem jsou bacily tuberkulózy, které mohou přežívat uvnitř makrofágů po mnoho let.

Způsoby, jak se vyhnout fagocytóze mikroorganismy

Fagocytóza jako způsob eliminace „biologických protivníků“ je velmi starý mechanismus. Z tohoto důvodu se některým mikroorganismům podařilo vyvinout způsoby, jak se vyhnout fagocytóze nebo ji přežít. Zde jsou jejich příklady:

  • zabíjení fagocytů

Zdá se, že nejjednodušší způsob, jak se vyhnout fagocytóze, je neutralizovat buňku, která ji způsobuje. Některé mikroorganismy mají schopnost produkovat látky, které nevratně poškozují fagocyty. Příkladem takového patogenu je zlatý stafylokok (latinskyStaphylococcus aureus ), který produkuje toxiny, které ničením buněčné membrány fagocytů způsobují jejich smrt.

  • zánik zánětlivé reakce

Zánět v bráně infekce usnadňuje přenos infekčního signálu. Díky němu je možná aktivace a příchod fagocytů na správné místo. Existují patogeny, které se mohou maskovat takovým způsobem, že je imunitní systém hostitele nerozezná a zabrání tomu, aby způsobily zánět.

  • vyhýbání se opsonizaci

Opsonizace neboli speciální „označování“ patogenů je jedním z nejúčinnějších způsobů fagocytózy. Není divu, že se tomu mikrobi snaží vyhnout. Některé kmeny stafylokoků mohou zničit opsoniny nebo je skrýt na svém povrchu.

  • zamezení rozpoznání fagocytů

Aby mohl proces fagocytózy začít, je nutné rozpoznat škodlivost daného mikroorganismu fagocytem. Některé patogeny, jako jsou spirochetyTreponema pallidumzpůsobujíSyfilis může na svůj povrch vázat antigeny podobné hostitelským buňkám. Imunitní systém je pak rozpozná jako své vlastní, což umožňuje patogenům vyhnout se fagocytóze.

  • zablokování produkce fagozomů

Jedním z klíčových stádií fagocytózy je obklopení napadeného mikroorganismu vezikulem, který je následně absorbován do buňky. V přírodě je však mnoho způsobů, jak se tomu vyhnout. Některé mikroby produkují látky, které narušují stěnu fagozomu. Odlišný mechanismus používá modrá olejová tyčinka ( Pseudomonas aeruginosa ). Tato bakterie kolem sebe vytváří kluzký povlak (biofilm), který zabraňuje tvorbě této bubliny.

  • přežití uvnitř fagocytu

Fagolysozom se stává konečným stanovištěm patogenů během fagocytózy. Jeho prostředí je extrémně nepřátelské; je plná enzymů a zabijáckých látek. Mikroorganismy si však dokážou vyvinout mechanismy, které jim umožní přežít i v takto obtížných podmínkách. Jedním z příkladů je tuberkulóza ( Mycobacterium tuberculosis ). Tato bakterie si vyvinula speciální buněčnou membránu s velmi vysokým obsahem lipidů, která není ovlivněna standardními trávicími enzymy.

  • únik z fagozomu

Jakkoli to zní neuvěřitelně, únik fagozomu, skutečně existují mikrobi, kteří si vyvinuli tak chytrý obranný mechanismus. Listeria monocytogenes produkuje látky schopné ničit stěnu fagosomu. A co víc, tento patogen se po úniku z fagozomu může množit uvnitř fagocytu a také se dostat dále za jeho hranice.

Poruchy fagocytózy

Správně probíhající proces fagocytózy má zásadní význam pro bezproblémové fungování imunitního systému. Poruchy v některých fázích fagocytózy jsou základem imunodeficitních onemocnění. Příklady takových nemocí jsou:

  • Chronické granulomatózní onemocnění

Příčinou chronického granulomatózního onemocnění je porucha fagocytózy ve stadiu generování kyslíkového výbuchu. Nedostatek vhodného enzymu (tzv. NADPH oxidáza) brání tvorbě reaktivních forem kyslíku, což zase neumožňuje rychlou a účinnou likvidaci mikroorganismů.

Poškození enzymu má genetické pozadí, takže zatím neexistuje kauzální léčba onemocnění. V průběhu chronického granulomatózního onemocnění vznikají časté infekce, abscesy a granulomy v důsledku nedostatečného intracelulárního eliminačního systému.patogeny.

  • Chediak- Higashi Team

U Chediak-Higashiho syndromu je defekt ve fagocytóze ve stadiu spojení fagozom-lysozom. Genetická mutace jednoho z proteinů zabraňuje přenosu trávicích enzymů do vezikuly obsahující patogen, a tím brání jeho eliminaci.

Kromě výrazného narušení imunity je pro Chediak-Higashi syndrom charakteristický i albinismus a poruchy fungování nervového systému

O autoroviKrzysztof BialaziteStudent medicíny na Collegium Medicum v Krakově pomalu vstupuje do světa neustálých výzev práce lékaře. Zajímá se zejména o gynekologii a porodnictví, pediatrii a medicínu životního stylu. Milovník cizích jazyků, cestování a horské turistiky.

Přečtěte si další články tohoto autora

Kategorie:

Imunitní systém