- Chimiotaxia bacteriană
- Chimiotaxia neutrofilelor
- Acțiune proteică
- Chimiotaxia și inflamația
- Chimiotaxia și fagocitoza
- Factorii care intervin
- Chimiotaxia în imunologie
- Referințe
Chemotaxia este un mecanism prin care celulele se deplaseze ca răspuns la un stimul chimic. Stimulul poate fi orice substanță difuzibilă, care este detectată de receptorii de pe suprafața celulei. Există două tipuri principale de chimiotaxie: pozitivă și negativă.
Chimiotaxia pozitivă este cea în care mișcarea este direcționată către sursa stimulului unde concentrația este mai mare. La rândul său, chimiotaxia negativă este aceea în care mișcarea are loc în direcția opusă stimulului chimic. În organismele multicelulare, chimiotaxia este vitală pentru dezvoltarea și funcționarea normală a corpului.
În chimiotaxie, bacteriile și alte organisme unicelulare sau multicelulare își direcționează mișcările ca răspuns la anumite substanțe chimice din mediul lor (stimuli).
Este un mecanism important în sistemul imunitar pentru a atrage limfocitele T în locurile unde există infecție. Acest proces poate fi modificat în timpul metastazelor.
Chimiotaxia bacteriană
Bacteriile se pot deplasa printr-o varietate de mecanisme, cele mai frecvente fiind mișcarea flagelelor lor. Această mișcare este mediată de chimiotaxia care servește la apropierea de substanțele favorabile (chimio-atrăgătoare) și la îndepărtarea lor de cele toxice (chimio-repelenți).
Bacteriile, cum ar fi Escherichia coli, au mai multe flageli care se pot roti în două moduri:
- La dreapta. În acest caz, fiecare flagel „se căderează” într-o direcție diferită, determinând răsturnarea bacteriilor.
- Spre stânga. În acest caz, flagelul este aliniat într-o singură direcție, ceea ce face ca bacteriile să înoate în linie dreaptă.
În general, mișcarea unei bacterii este rezultatul alternării acestor două faze de rotație. Chimiotaxia vizează bacteriile reglând frecvența și durata fiecăreia.
Această modulare a direcției de mișcare este rezultatul unor schimbări foarte precise în direcția de rotație a flagelelor. Prin urmare, mecanic, esența chimiotaxiei bacteriene este de a controla direcția de rotație flagelară.
Chimiotaxia neutrofilelor
Neutrofilele sunt un tip de celule ale sistemului imunitar care sunt esențiale în apărarea împotriva infecțiilor. În interiorul corpului, neutrofilele migrează în locuri unde există o infecție sau leziuni tisulare.
Migrarea acestor celule este mediată de chimiotaxia, care acționează ca forța de atracție pentru a determina direcția în care se mișcă neutrofilele. Acest proces este activat prin eliberarea de proteine specializate ale sistemului imunitar, numite interleukine, în locurile unde există leziuni tisulare.
Dintre numeroasele neutrofile care circulă în afara măduvei osoase, jumătate sunt în țesuturi și jumătate sunt în vasele de sânge. Dintre cele care se găsesc în vasele de sânge, jumătate se află în fluxul principal de sânge care circulă rapid prin corp.
Restul neutrofilelor din sânge se mișcă încet, cu mișcarea lor amoeboidă caracteristică, de-a lungul pereților interni ai vaselor de sânge. La primirea unui semnal chemotactic, neutrofilele intră rapid în țesuturi pentru a-și îndeplini funcția de apărare.
Acțiune proteică
Chimiotaxia în neutrofile este mediată de proteine introduse în membrana plasmatică, care funcționează ca receptori pentru anumite molecule ale sistemului imunitar. Legarea receptorilor de moleculele lor țintă determină migrarea neutrofilelor către locurile infecției.
În timpul chimiotaxiei, celulele se mișcă ca răspuns la semnale chimice. Acțiunea neutrofilelor este doar un exemplu al modului în care organismul folosește chimiotaxia pentru a răspunde la o infecție.
Chimiotaxia și inflamația
În timpul inflamației, globulele albe din sânge (leucocite) aderă la celulele din vasele de sânge, de unde migrează prin stratul de celule endoteliale și se deplasează între țesuturi până la sursa de inflamație, unde vor acționa ca apărarea gazdelor.
Chimiotaxia leucocitelor este considerată esențială pentru migrarea din sânge către țesuturile unde există inflamații. Acest răspuns inflamator este cauzat de un agent infecțios sau de o substanță care provoacă alergii.
Inflamația crește fluxul de sânge și permeabilitatea vaselor de sânge, determinând scăderea celulelor și proteinelor din sânge în țesuturi. Datorită acestui răspuns, neutrofilele sunt primele care răspund la inflamație (pe lângă celulele care există deja în țesuturi, cum ar fi macrofagele și mastocitele).
Chimiotaxia și fagocitoza
În timpul unei infecții, semnalele chimice atrag fagocitele în locurile în care agentul patogen a invadat corpul. Aceste substanțe chimice pot proveni din bacterii sau alte fagocite deja prezente. Fagocitele sunt stimulate de aceste molecule chimio-atrăgătoare și se deplasează prin chimiotaxie.
Fagocitele sunt o clasă de celule care include macrofage, neutrofile și eozinofile, care sunt capabile să ingească (să înglobeze) și să distrugă microorganismele responsabile de inducerea răspunsului inflamator.
Neutrofilele sunt primele care se acumulează în jurul agenților invadatori și inițiază procesul de fagocitoză. Apoi, macrofagele locale - numite și fagocite profesionale - și restul fagocitelor din sânge migrează în țesut și inițiază fagocitoza.
Factorii care intervin
Este important de observat că unele specii de bacterii și produsele lor pot interfera cu procesul de chimiotaxie, inhibând capacitatea fagocitelor de a călători pe locul infecției.
De exemplu, streptolizina streptococică suprimă chemotaxia neutrofilelor, chiar și la concentrații foarte mici. De asemenea, celulele Mycobacterium tuberculosis sunt cunoscute pentru a inhiba migrarea leucocitelor.
Chimiotaxia în imunologie
Chimiotaxia este un proces fundamental pentru sistemul imunitar, deoarece coordonează direcția mișcărilor celulelor importante în apărarea organismului. Datorită acestui mecanism, neutrofilele pot merge în locuri unde există o infecție sau o vătămare.
Alături de răspunsul inflamator, chimiotaxia este esențială pentru migrarea altor fagocite care sunt necesare pentru a elimina toxinele, agenții patogeni și resturile celulare. Aceasta este o parte a apărării imune înnăscute.
Referințe
- Adler, J. (1975). Chimiotaxia în bacterii. Revizuirea anuală a biochimiei, 44 (1), 341–356.
- Becker, E. (1983). Factorii chemotactici ai inflamației, (mai), 223-225.
- Delves, P .; Martin, S .; Burton, D .; Roit, I. (2006). Roitt's Immunology Essential (ediția a 11-a). Malden, MA: Blackwell Publishing.
- Heinrich, V., & Lee, C.-Y. (2011). Linie încețoșată între goana chimiotactică și consumul fagocitar: o perspectivă imunofizică unicelulară. Journal of Cell Science, 124 (18), 3041–3051.
- Murphy, K. (2011). Imunobiologia lui Janeway (ediția a VIII-a). Garland Science.
- Nuzzi, PA, Lokuta, MA, & Huttenlocher, A. (2007). Analiza chimiotaxiei neutrofilelor. Metode în biologie moleculară, 370, 23–36.
- Rot, A. (1992). Rolul chimiotaxiei leucocitelor în inflamație. Biochimia inflamației, 271-304.
- Yang, K., Wu, J., Zhu, L., Liu, Y., Zhang, M., & Lin, F. (2017). O metodă integrală pentru analiza chemotaxiei neutrofile rapide direct dintr-o picătură de sânge. Institutele canadiene de cercetare în sănătate.