Fagolizozom este un compartiment celular care rezultă din fuziunea unui fagozom cu lizozomi, în absența autofagie; deși fagosomul ar putea fuziona și cu un endosom, înainte de fuziunea cu lizozomul.
Fagosomul este un compartiment înconjurat de o singură membrană, care este formată ca urmare a fagocitozei. Fagosomul nou format suferă un proces numit maturizare, care implică fuziunea sa cu lizozomi. Acest fenomen produce un fagolizozom matur, al cărui interior este acid și puternic hidrolitic.
Sursa: GrahamColm la Wikipedia engleză
Celulele specializate în fagocitoză, cum ar fi macrofage și neutrofile, distrug agenții patogeni intrați în celulă și secretă citokine pro-inflamatorii. Aceste exemple evidențiază importanța fagolizozomilor.
caracteristici
Fagolizozomii se caracterizează prin următoarele:
- Au un pH acid (în jur de pH 5). Similar cu lizozomii și endosomii, pH-ul este reglat prin complexul de pompe de protoni ATPase-V. PH-ul acid creează un mediu inospital pentru agenți patogeni, favorizează dismutarea superoxidului și este pH-ul optim pentru enzimele hidrolitice.
PH-ul din fagolizozomi a fost determinat prin diferite metode. Unul dintre ei constă în utilizarea de coloranți, cum ar fi portocala acridină, a cărei fluorescență depinde de pH.
- Activitate hidrolitică ridicată a enzimelor care degradează proteinele (cathepsine), lipide și zaharuri (beta-galactosidaza). De exemplu, în macrofage, lizozima ajută la degradarea coloanei vertebrale peptidoglicane a bacteriilor.
O metodă de detectare a activității enzimelor constă în etichetarea particulelor, care vor fi fagocitate, cu un substrat care își modifică proprietățile fluorescente după cataliză. Această metodă este utilizată pentru măsurarea radicalilor liberi de oxigen (ROS).
- Explozia activității superoxidului. NADPH oxidazei participă la formarea de radicali superoxid (O 2 • - ), care sunt transformate în peroxid de hidrogen (H 2 O 2 ) de superoxid dismutază.
De asemenea, superoxidul se combină cu oxidul nitric și formează peroxinitrita, care are activitate antimicrobiană.
biogenezei
Celulele mamifere posedă un număr mare de tipuri de celule care efectuează fagocitoza. Acest proces începe cu interacțiunea ligandului pe suprafața receptorului. Ligandul poate fi o bacterie sau o celulă apoptotică. Receptorul legat de ligand este interiorizat sub forma unei vezicule, numit fagosom.
Interiorizarea necesită activarea kinazei și alterarea metabolismului fosfolipidelor, printre alte evenimente. Cu toate acestea, fagosomul nu degradează ligandul. Dotarea activității litice a fagozomului depinde de interacțiunea sa cu lizozomii.
Dovezile experimentale indică faptul că fagosomii nou-formați, denumiți fagozomi timpurii, interacționează preferențial cu endosomii. Fagosomii exprimă semnale care declanșează și îndrumă fuziunea lor către elemente ale căii endocitice.
O dovadă în acest sens este faptul că fagosomii timpurii conțin componente ale membranei plasmatice și proteine tipice ale endosomilor, cum ar fi receptorii de transferină (TfRs), EEA1, Rab5, Rab 7.
Fuziunea fagozomilor timpurii cu lisomii poate fi confirmată prin compoziția lor proteică. În acest caz, fagolizomii au proteinele LAMP și cathepsina D.
Reglarea maturizării fagozomului este complexă și depinde de proteinele de schimb de nucleotide de guanină (GEF), proteine de hidrolizare GTP (GAP), printre alți efectori.
Caracteristici
Fagocitele, sau celulele care fac fagocitoza, sunt clasificate în fagocite cu competență fagocitică scăzută (non-profesională), medie (para-profesională) și înaltă (profesională). Neutrofilele și macrofagele sunt fagocite profesionale ale sistemului imunitar.
Aceste fagocite sunt responsabile de capturarea și distrugerea celulelor gazdă apoptotice, a particulelor contaminante și a organismelor cu potențial patogen.
Neutrofilele și macrofagele ucid microbii fagocitați. Moartea microbilor se realizează printr-o succesiune de pași, care sunt următoarele:
- Activarea enzimelor proteolitice, cum ar fi elastaza. Această ultimă enzimă este o serin protează, implicată în moartea multor tipuri de bacterii. O altă proteină implicată este cathepsina G.
- Activarea sistemului fagocitelor oxidazei, care este o enzimă multimerică găsită în membrana fagolizozomului. Fagocita oxidaza este indusă și activată de stimuli, precum semnalele IFN-gamma și TLR. Această enzimă reduce ROS folosind NADPH ca substrat donator de electroni.
- Macrofagele produc oxid nitric prin oxidarea sintazei induibile. Această enzimă catalizează conversia argininei în citrulină și oxid nitric, care reacționează cu superoxidul pentru a forma peroxinitril, o otravă puternică care ucide microbii.
boli
Există un interes din ce în ce mai mare în studierea bolilor genetice legate de defectele fagocitozei. În plus față de acest interes, s-au ridicat îngrijorări cu privire la rezistența la antibiotice la bacterii, care au modalități de a preveni moartea în cadrul fagocitelor.
Prin urmare, studiul sistemului imunitar și interacțiunea acestuia cu microbii patogeni vor permite dezvoltarea de noi strategii antimicrobiene.
Boala granulomatoasă cronică
Boala granulomatoasă cronică (CGD) se datorează unei imunodeficiențe care face ca pacienții să sufere frecvent de infecții, cauzate de bacterii și fungi. Cei mai comuni microbi sunt Staphylococcus aureus și specii din genurile Aspergillus, Klebsiella și Salmonella.
Simptome
Pacienții cu CGD prezintă o afecțiune inflamatorie, caracterizată prin prezența granuloamelor, colitei, artritei infecțioase, osteomielitei și accesului peri-rectal, printre alte simptome.
Inflamarea este cauzată de o deficiență de apărare autofagă împotriva microbilor. În consecință, IL-1beta este eliberat și reglarea celulelor T este slabă.
CGD apare ca urmare a deficienței enzimei NADPH oxidază în leucocite. NADPH oxidaza are cinci componente (gp91, p22, p47, p67 și p40). Cea mai frecventă mutație este în gena CYBB, care codifică gp91.
O mutație mai puțin frecventă are loc în gena NCF1, care codifică p47, iar cea mai rară mutație are loc în gena NCF2, care codifică p67.
Tratament
Boala este de obicei tratată cu antibiotice și antifungice. Tratamentul împotriva bacteriilor gram-negative include o combinație de ceftazidime și carbapene. În timp ce ciupercile sunt tratate cu triazoli orali, cum ar fi itraconazolul și posaconazolul.
În perioadele fără infecție, se recomandă utilizarea trimetopin-sulfametoxazol împreună cu un antifungic precum itraconazolul.
Referințe
- Abbas, AK, Lichtman, AH și Pillai, S. 2007. Imunologie celulară și moleculară. Saunders Elsevier, SUA.
- Kinchen, JK și Ravichandran, KS 2008. Maturizarea fagozomului: trecerea testului acid. Natural Review Molecular Cell Biology, 9: 781–795.
- Klionsky, DJ, Eskelinen, EL, Deretic, V. 2014. Autofagosomi, fagozomi, autolizozomi, fagolizozomi, autofagolizozomi … Stai, sunt confuz. Autofagie, 10: 549–551.
- Roos, D. 2016. Boala granulomatoasă cronică. Buletin medical britanic, 118: 53–66.
- Russell, D., Glennie, S., Mwandumba, H., Heyderman, R. 2009. Macrofagul marchează asupra fagosomului său: analize dinamice ale funcției fagozome. Natural Review Immunology, 9: 594–600.
Vieira, OV, Botelho, RJ Grinstein, S. 2002. Maturizarea fagozomului: îmbătrânire grațioasă. Jurnalul de biochimie, 366: 689-704.