Фагоцитоза

Ендоцитозата е вид активен транспорт, който премества частици като големи молекули, части от клетки или микроорганизми в клетката. Съществуват различни вариации на ендоцитозата, но всички те имат обща характеристика - плазмената мембрана на клетката се вгъва, образувайки джоб около целевата частица, в резултат на което частицата се съдържа в новосъздадена вътреклетъчна везикула, образувана от плазмената мембрана.

Фагоцитозата (от старогръцки φαγε?ν „ям“) представлява поглъщане на даден обект от клетката чрез вдлъбване на нейната мембрана и обгръщането му с нея. Процесът е специфична форма на ендоцитоза, чрез която клетките усвояват твърдата материя, включително микробните патогени. Фагоцитозата е основен механизъм, използван от имунната система за отстраняване на патогени и клетъчни остатъци. Мечников открива и описва процеса на фагоцитоза през 1882 г. за своя труд Мечников споделя Нобеловата награда за медицина от 1908 г. с Пол Ерлих. Голям брой клетки са способни на фагоцитоза, но професионалните фагоцити на имунната система, макрофагите, неутрофилите и дендритните клетки наистина се открояват в този процес. В тези клетки фагоцитозата е механизъм, чрез който микроорганизмите могат задържат, убият и обработят патогените, те също така играят съществена роля в инициирането на адаптивния имунен отговор. В процеса на фагоцитоза от клетката се поемат твърди частици с размери по-големи от 0,5 mm. Частиците са агрегати от макромолекули, части от други клетки и дори цели микроорганизми, а за разлика от пиноцитозата при фагоцитозата има повърхностни протеини, които специфично разпознават и свързват твърдите частици. Както при пиноцитоза, фагоцитозата генерира вътреклетъчни мехурчета, наречени фагозоми, които обгръщат твърдите частици и ги транспортират до лизозомите, които ги разграждат.Фагоцитозата е важна част от защитата на гостоприемника срещу нахлуващите микроорганизми.

Най-важните клетъчни типове участващи в процеса са полиморфонуклеарните левкоцити (PMN) и мононуклеарните фагоцити (моноцити и макрофаги), получени от прекурсорни клетки в костния мозък. PMN се освобождават в кръвообращението в напълно диференцирано състояние с полуживот в кръвния поток само около 6 часа. Скоростта на оборота на тези клетки е огромна, всеки ден около 1000 полиморфонуклеарни левкоцита изчезват от кръвния поток, за да бъдат заменени с равни числа от костния мозък. Моноцитите са способни на по-нататъчна диференциация. След миграция от кръвта към тъканите (диапедезис), те се превръщат в макрофаги на моноядрената фагоцитна система. Тези фиксирани макрофаги са стратегически поставени, за да защитят организма от нахлуващи микроорганизми, те се откриват в синусоидите на черния дроб, далака, костния мозък. Фагоцитозата е основен тип клетъчна функция и не е ограничена до фагоцитиращите макрофаги и неутрофили. Например, епидермалните клетки в кожата поемат инжектирани въглеродни частици, а чревните епителни клетки и васкуларните ендотелни клетки също поглъщат някои маркери, но този процес е много по-ограничен в сравнение с професионалните фагоцити.

Процесът на фагоцитоза започва със свързването на опсонини (комплемент или антитяло) или специфични молекули върху повърхността на патогена (наречени патоген-свързани молекулни - PAMPs) към рецепторите на клетъчната повърхност на фагоцитите. Това причинява групиране на рецептори и активира фагоцитозата. Следва вгъване на клетъчната мембрана около целта, като в крайна сметка я обгръща и образува фагозома. Тази везикула може да узрее и чрез сливане с ендозоми и лизозоми да се образува фаголизозома, в която разграждането на съдържанието може да се осъществи чрез действието на специфични ензими (лизозомни хидролази). Лизозомите разкъсват хранителната вакуола или фагозома до съставните и материали. Основните хранителни вещества, ако има такива, се абсорбират в клетката, а останалите се изхвърлят като отпадъчни вещества.

Иницииращи рецептори

Рецепторите за фагоцитоза могат да бъдат разделени в две категории. Първите опсонични рецептори са зависими от опсонини. Сред тях са рецептори, които разпознават Fc частта за свързаните IgG антителата или рецептори, които разпознават други опсонини от клетъчен или плазмен произход. Не-опсоничните рецептори включват рецептори от тип лектин и рецептор на дектин. Манозни рецептори Маноза и други свързани с патогените захари, като фукоза се разпознават от манозния рецептор. Осем лектиноподобни домена образуват извънклетъчния домен на рецептора. Поглъщането, медиирано от манозния рецептор, е различно в молекулярните механизми от другите видове рецептори. Два вида фагоцитоза с различни морфологични и биологични особености са идентифицирани в макрофагите. Фагоцитозата от тип I се медиира от Fc рецептори, изисква Cdc42 и Rac и води до образуването на реактивни кислородни продукти и възпалителен отговор. Раздробяването на плазмената мембрана по време на поглъщането на частици е характерно за процеса от тип I.

Фагоцитозата тип II се медиира от комплементни рецептори като CR3 и не предизвиква респираторен взрив или възпалителен отговор, частиците се "поглъщат" директно от плазмената мембрана и не се наблюдава разкъсване на мембраната в процеса от тип II. Други рецептори, за които се предполага, че медиират фагоцитозата тип II, са CD14, интегринови рецептори като vp3 и vp5 интегрини, CD36 и фосфатидилсеринов рецептор. Прекомерното активиране на макрофагите може да доведе до хемофагоцитен синдром (синдром на активиране на макрофаги), който се характеризира като остро и тежко протичащо клинично събитие с повишена температура, хепато- и спленомегалия, панцитопения поради неконтролирана фагоцитоза на кръвни клетки или техните прекурсори. Хемофагоцитният синдром е вторичен феномен, който понякога може да маскира основно имунно-медиирано, инфекциозно или неопластично.