Фагоцитоза

Фагоцитозата („клетъчно изяждане”) е специфична форма на ендоцитоза, чрез която клетките активно поглъщат и унищожават твърди вещества (патогени), включително бактерии и вируси. Клетките способни да извършват фагоцитоза са част от вродения имунитет. Към тях спадат макрофагите, неутрофилите и дендритните клетки. Освен тях и доста други компоненти на имунната система са способни да извършват фагоцитоза, но по горе изброените клетки се възприемат като професионални фагоцити.

Историята на изследванията за фагоцитозата е паралелна на проучванията за биологията на макрофагите и неутрофили. Става ясно, че фагоцитозата допринася за отбраната срещу патогени, автоимунни, злокачествени и метаболитни нарушения. Фагоцитозата за пръв път е била отбелязана от канадския лекар Ослер, а след това и от Мечников.

Рецептори за фагоцитозата

Фагоцитозата е процес, при който клетката се свързва с елемента, който иска да погълне, изтегля го и го заобикаля. Този процес се наблюдава когато клетката се опитва да унищожи патогена. Тя се различава от другите методи на ендоцитоза, тъй като тя е много специфична и зависи от свързването на професионалния фагоцит с рецептори на клетъчната повърхност. Тези рецептори са различни, в зависимост от вида на клетката, която извършва фагоцитозата. Най-често срещаните рецептори, използвани за извършването на фагоцитозата са:

• Опсонини – те се използват за свързване на бактерии и други частици, които са покрити с антитела от клас имуноглобулин G. Имунната система покрива потенциалните заплахи с антитела, с цел да информират другите клетки, че трябва да бъдат унищожени. Тя използва и още един свой компонент, наречен система на комплемента. Тя е друга опция за унищожаване на патогените и на заплахите за гостоприемника.
• Рецептори, сигнализиращи за наличието на чужди микроорганизми – те се свързват с молекулите, произвеждани от бактериите. Голяма част от микроорганизмините произвеждат различни видове протеини, които освобождават и образуват около себе си така наречената извънклетъчна матрица, която служи за идентифициране на чуждите видове в организма.
• Toll like receptors (TLRs) – тези рецептори за част от вродената имунната система. Благодарение на тях се осъществява разпознаването на микроорганизмите след преминавато им в през физиологичните бариери. Те се експресират върху мембраната на левкоцити, включително дендритни клетки, макрофаги, NK-клетки, Т- и В-лимфоцити, както и по мембраната на неимунни клетки като епителни клетки, ендотелни клетки и фибробласти.

Механизъм на фагоцитозата

За да извършат фагоцитоза, клетките първо трябва да изпълнят няколко стъпки. Като пример ще използваме макрофаг, които ще фагоцитира вирус.

1. Осъществяване на контакт между вируса и клетката. За първата стъпка съществуват две възможности. В първия случай имунната клетка може случайно да се сблъска с вирус в кръвния поток. В други случаи клетките се движат към патогена. Този процес е известен като химиотаксис. Химиотаксисът се предизвиква от химически стимули – малки протеини, цитокини, които се използват за клетъчна сигнализация.
2. Свързване на вируса (патогена) с рецепторите, разположени по повърхността на макрофага. Различните клетъчни типове, които осъществяват фагоцитоза притежават различни рецептори. Вирусите също могат да имат различни клетъчни рецептори, които да бъдат специфични за рецепторите, които притежава макрофага.
3. Поглъщане на вируса от макрофагите, като в джоб. Транспортът на патогена през клетъчната мембраната се съпровожда с риск от увреждане на плазмалемата на клетката, извършваща фагоцитозата. По тази причина поглъщането на патогена става чрез инвагинация или с други думи обгръщане навътре.
4. Образуване на фагозома. В цитоплазмата на макрофага вирусът не е свободен. Около него се образува напълно затворена структура, подобна на балон, наречена фагозома.
5. Сливане на фагозома с лизозом и образуване на фаголизозом. Лизозомите също са балонни структури, които обработват отпадъците вътре в клетката. Сливането на фагозомата с лизозомата с ключов момент във фагоцитозата, тъй като без този етап вирусът не може да бъде фагоцитиран.
6. Задействане на механизми за унищожаване или неутрализиране на съдържимото във фаголизозомата. Един от основните механизми е понижаване на рН в фаголизозома. Целта на този етап е създаване на кисела среда за ефективно убиване или неутрализиране на съдържимото във фаголизозома. Някои вируси използват създаденото ниско рН, за да избегнат фагоцитозата и да започнат репликация в клетката гостоприемник. Към другите механизми спадат отделянето на свободни радикали, азотен оксид, антимикробни протеини. Кислородните радикали са силно реактивни молекули. По време на физиологичен стрес количеството им в клетката драстично се увеличава. Азотният оксид също е реактивно вещество. Антимикробните протеини увреждат и убиват бактериите.
7. Образуване на остатъчно тяло след неутрализиране или убиване на патогена.

Роля на фагоцитозата във вродения имунитет

Фагоцитозата е критична част от имунната система. Клетките, които имат способността да я осъществяват, са неутрофилите, макрофагите и дендритните клетки. Фагоцитирането позволява опознаване на патогените от клетките на имунната система. Тази придобита информация позволява подобряване на защитата срещу нашествениците.

Друга основна функция на фагоцитозата е свързана с поглъщането и унищожаването на патогените. В този аспект различаваме два вида фагоцитоза – завършена (при убиване на патогена) и незавършена (при неуспешно убиване на патогена). Чрез унищожаване на заразените клетки, имунната система бързо ограничава инфекцията.

Неспецифично клетъчно опосредствана цитотоксичност

Подобен, но различен от фагоцитозата, механизъм е неспецифично клетъчно опосредстваната цитотоксичност. Тя е тип естествена клетъчна защита. Представлява екстрацелуларно убиване на патогени. Неспецифичната клетъчно опосредствана цитотоксичност е механизъм независим от системата на комплемента и антителата. Осъществява се от клетките естествени убийци (NK-клетки). Това е основният начин за противотуморна защита.

Фагоцитозата и неспецифично клетъчно опосредстваната цитотоксичност са основните механизми за защита от патогени на вродения имунитет.