FAGOCITOZA: ETAPE ȘI FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025

Fagocitoza este procesul în care celulele „captare“ molecule și diferite substanțe din mediul înconjurător datorită formării de invaginations ale membranei plasmatice, formând vezicule intracelulare cunoscute sub numele de endosomes. Fagocitoza, împreună cu pinocitoza și endocitoza mediată de receptori, se adaugă la cele trei tipuri de endocitoză

Pinotitoza este asociată cu ingestia de lichide și molecule mici, în timp ce endocitoza mediată de receptor implică legarea moleculelor specifice de proteinele receptorilor de membrană. Fagocitoza este considerată o formă de aliment, deoarece este legată de ingestia de molecule mari, alte celule sau „resturi” din alte celule.

Fagocitoza unei bacterii (Sursa: GrahamColm la Wikipedia în engleză prin Wikimedia Commons)

În organismele multicelulare, cum ar fi plante, animale și ciuperci, nu toate celulele au capacitatea de a îngloba elemente externe, ceea ce înseamnă că există anumite celule specializate în acest scop, care sunt cunoscute sub numele de „celule fagocitice”.

Celulele fagocitice sunt distribuite în toate țesuturile corpului și îndeplinesc funcții diferite. Macrofagele sunt un bun exemplu de celule fagocitare aparținând sistemului imunitar, a căror funcție este să ne apere de microorganisme care intră în corpul nostru.

Fagocitoză / Fotografie recuperată de la phagositoza77.blogspot.com

Procesul fagocitozei nu ar avea sens în celulele eucariote fără existența unui tip de organelă intracelulară numită lizozom, deoarece există nutrienții din materialul pe care celulele fagocitozei sunt „prelucrate” sau „digerate”.

Fagocitoza este cunoscută și sub denumirea de „heterofagie” (ingerarea compușilor extracelulari), deoarece diferă de „autofagie”, care este procesul normal care are loc în lizozomii practic al tuturor celulelor eucariote.

etape

Odată ce macrofagul înglobează un virus (1-3), îl rupe în bucăți cu enzime lizozice (4,5), care sunt apoi eliberate din celulă ca deșeuri inofensive (6). Fotografie preluată de la: askabiologist.asu.edu.

În organismele eucariote superioare, celulele fagocitice majore sunt derivate dintr-un precursor comun originar din măduva osoasă. Aceste celule sunt cunoscute sub numele de „globule albe din sânge” și sunt leucocite polimorfonucleare (neutrofile), monocite și macrofage.

Procesul de fagocitoză poate fi analizat ca o serie de etape sau stadii secvențiale, care constau în (1) recunoașterea materialului care este fagocitos, (2) în formarea fagosomului, care este un fel de vezicule intracelulare și (3) ) în formarea fagolizozomului, eveniment care se încheie cu „digestia”.

Etapa de recunoaștere

Fagocitoza nu este un proces simplu. Printre multe alte lucruri, implică recunoașterea semnalelor specifice și legarea particulelor sau organismelor la receptorii specifici aflați pe fața exterioară a membranei plasmatice a celulelor fagocitice.

Acest proces inițial poate fi considerat ca un fel de „neutralizare”, mai ales atunci când vine vorba de fagocitoză mediată de anumite celule ale sistemului imunitar, care sunt responsabile de eliminarea celulelor invadatoare.

Astfel, suprafața membranei plasmatice a celulelor fagocitice (sau a organismelor unicelulare care fagocitice) este înzestrată cu o baterie de receptori care sunt capabili să recunoască molecule specifice (liganzi) găsiți pe suprafața celulelor invadante sau care sunt tipice particulelor alimentare.

Acești receptori, care sunt, în general, proteine ​​integrale de membrană cu extensii extracelulare, se leagă de liganzii lor, declanșând o serie de evenimente de semnalizare internă care trimit un mesaj care se traduce prin „există aliment în afara”.

Etapa de formare a fagosomului

Odată ce celula care înglobează o particulă alimentară sau o altă celulă „străină” primește mesajul trimis de la suprafață, are loc o invaginare în membrana plasmatică, ceea ce înseamnă că celula „înglobează” materialul care trebuie fagocitat, înconjurându-l cu membrana proprie. .

În această etapă se observă modul în care membrana se răspândește peste cealaltă celulă și această extensie este uneori cunoscută sub numele de „pseudopod”. Când capetele pseudopodului se reunesc, înglobând elementul străin, se formează o "vezicule" internă numită fagozom.

Formarea fagolizozomului și stadiul de digestie

Fagosomii care conțin elementele fagocitate sunt vezicule intracelulare acoperite de o membrană. Acestea au capacitatea de a fuziona cu alte organele intracelulare: lizozomi.

Fuziunea dintre fagozomi și lizozomi dă naștere la fagolizozomi , care corespund organelelor compuse unde are loc „digestia” sau „dezintegrarea” compușilor fagocitosi (fie ele celule întregi, părți din ele sau alte molecule extracelulare).

Întrucât lizozomii sunt organulele responsabile de degradarea materialului intracelular deficitar sau deșeuri, acestea sunt înzestrate cu diferite enzime hidrolitice și proteolitice care le conferă capacitatea de a se dezintegra (în fragmente mai mici) particulele conținute de fagoomii cu care combina.

Materialul rezultat din această degradare fagolizomică poate fi eliminat definitiv ca material reziduu din celulele fagocitice sau poate fi folosit ca „bloc de construcție” pentru sinteza de noi compuși intracelulari.

Caracteristici

Fagocitoza are multe funcții importante în organismele eucariote. În protozoare și alte ființe unicelulare, de exemplu, acest proces este esențial pentru nutriție, deoarece majoritatea alimentelor sunt ingerate în acest mod.

Fagocitoza într-o amebă (Sursa: Miklos prin Wikimedia Commons)

În multe organisme multicelulare, pe de altă parte, fagocitoza este esențială pentru apărarea specifică și nespecifică, adică pentru imunitatea înnăscută și imunitatea adaptativă.

Are funcții primare în „distrugerea” microorganismelor patogene invadatoare, cum ar fi bacteriile, paraziții etc., și este, de asemenea, implicat în restabilirea condițiilor normale în locurile unde s-a produs infecția sau inflamația, adică este important pentru repararea plăgilor.

De asemenea, în context imunologic, fagocitoza este esențială pentru procesele de prezentare a antigenului și activarea limfocitelor specifice ale sistemului imunitar (celule B și celule T), care participă la apărarea organismului împotriva agenților străini sau străini.

Fagocitoza este de asemenea implicată în eliminarea și „reciclarea” celulelor din organism care trec prin evenimente apoptotice, astfel încât componentele lor să poată fi reutilizate sau direcționate către formarea de noi molecule sau organele intracelulare.

Ca fapt curios, macrofagele din corpul uman sunt responsabile pentru ingestia zilnică a mai mult de 100 de milioane de eritrocite care se uzează sau defecționează în fluxul sanguin.

Celulele sistemului imunitar care efectuează fagocitoza

Celulele sistemului imunitar care efectuează fagocitoza pot folosi de asemenea multe mecanisme pentru distrugerea agenților patogeni, cum ar fi:

Radicalii de oxigen

Sunt molecule extrem de reactive care reacționează cu proteine, lipide și alte molecule biologice. În timpul stresului fiziologic, cantitatea de radicali de oxigen dintr-o celulă poate crește dramatic, provocând stres oxidativ, care poate distruge structurile celulare.

Oxid de azot

Este o substanță reactivă, similară cu radicalii de oxigen, care reacționează cu superoxidul pentru a crea alte molecule care afectează diverse molecule biologice.

Proteine ​​antimicrobiene

Sunt proteine ​​care deteriorează sau ucid bacteriile. Exemple de proteine ​​antimicrobiene includ proteaze, care ucid diverse bacterii prin distrugerea proteinelor esențiale și lisozima, care atacă pereții celulari ai bacteriilor gram pozitive.

Peptide antimicrobiene

Peptidele antimicrobiene sunt similare cu proteinele antimicrobiene prin faptul că atacă și omoară bacteriile. Unele peptide antimicrobiene, cum ar fi defensinele, atacă membranele celulare bacteriene.

Proteine ​​de legare

Proteinele de legare sunt adesea jucători importanți în sistemul imunitar înnăscut, deoarece se leagă competitiv de proteine ​​sau ioni care altfel ar fi fost benefici pentru bacterii sau replicarea virală.

Referințe

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Biologia celulară esențială. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Brown, E. (1995). Fagocitoză. BioEssays, 17 (2), 109-117.
3. Garrett, WS și Mellman, I. (2001). Studii de endocitoză. În celule dendritice (al doilea, pp. 213-cp1). Presă academică.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Biologie moleculară celulară (ediția a 5-a). Freeman, WH & Company.
5. Platt, N., & Fineran, P. (2015). Măsurarea activității fagocitice a celulelor. Metode în biologia celulară, 126, 287-304.
6. Rosales, C., & Uribe-Querol, E. (2017). Fagocitoza: un proces fundamental în imunitate. BioMed Research International, 1-18.
7. Sbarra, AJ și Karnovskyi, ML (1959). Bazele biochimice ale fagocitozei. Journal of Biological Chemistry, 234 (6), 1355-1362.
8. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologie (ediția a 5-a). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.
9. Stuart, LM și Ezekowitz, RAB (2005). Fagocitoza: complexitate elegantă. Imunitate, 22 (5), 539–550.