- Che cos'è la fagocitosi?
- Il ruolo della fagocitosi nel corpo
- Quali cellule sono in grado di fagocitosi?
- Fagocitosi - tipi
- Fagocitosi - stadi
- Fagocitosi - e dopo?
- Modi per evitare la fagocitosi da parte di microrganismi
- Disturbi della fagocitosi
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La fagocitosi è uno dei meccanismi di difesa più basilari e, allo stesso tempo, più efficaci del corpo umano. Il corretto funzionamento del processo di fagocitosi è una componente essenziale di una corretta risposta immunitaria. Scopri cos'è esattamente la fagocitosi, come funziona la fagocitosi, perché è necessaria la fagocitosi e quali effetti possono avere i disturbi della fagocitosi?
La fagocitosiè l'ingestione di agenti patogeni, frammenti di cellule morte e minuscole particelle da parte di cellule specializzate chiamate fagociti. La fagocitosi può essere paragonata alla "pulizia" a livello cellulare: consente alle cellule di sbarazzarsi di elementi non necessari o pericolosi.
Contenuto:
- Che cos'è la fagocitosi?
- Il ruolo della fagocitosi nel corpo
- Quali cellule sono in grado di fagocitosi?
- Fagocitosi - tipi
- fagocitosi spontanea (nativa)
- fagocitosi facilitata
- Fagocitosi - stadi
- Fagocitosi - e dopo?
- Modi per evitare la fagocitosi da parte di microrganismi
- Disturbi della fagocitosi
- Malattia granulomatosa cronica
- Squadra Chediak- Higashi
Che cos'è la fagocitosi?
La fagocitosi è un processo biologico in cui una cellula assorbe particelle estranee. Il fenomeno della fagocitosi è comune in molti organismi viventi - i più primitivi (es. protozoi) usano la fagocitosi come mezzo per prelevare cibo dall'ambiente esterno.
Nell'uomo, la capacità di fagocitosi è utilizzata principalmente dalle cellule del sistema immunitario.
La fagocitosi appartiene ai meccanismi dell'immunità innata, cioè aspecifica. Il processo di fagocitosi è quindi una delle prime e basilari linee di difesa del nostro organismo. Oltre al suo ruolo nel sistema immunitario, la fagocitosi è di grande importanza nel mantenimento dell'omeostasi (o dell'equilibrio) dei tessuti.
La fagocitosi consente la rimozione delle cellule morte e danneggiate del corpo stesso, che a sua volta consente un'efficiente rigenerazione e ricostruzione di tutti i tessuti.
La fagocitosi è uno dei tipi di endocitosi, ovvero il trasferimento di molecole dall'ambiente esternodentro la cella. Nella fagocitosi vengono assorbite le particelle solide: la cellula fagocitica prima le circonda con un frammento della propria membrana cellulare e poi lo attira all'interno. Questo crea una vescicola contenente la particella assorbita, chiamata fagosoma.
Il contenuto del fagosoma viene quindi digerito con una varietà di sostanze chimiche ed enzimi. L'intero processo ricorda il "mangiare" della particella da parte della cellula, che si riflette anche nel termine fagocitosi.
Il nome deriva dal greco phagein che significa "mangiare, divorare".
La fagocitosi si verifica costantemente nel nostro corpo: miliardi di fagociti "mangiano" costantemente microrganismi pericolosi, frammenti di cellule morte o particelle non necessarie. È un processo comune, anche se estremamente complicato.
Il corretto riconoscimento del bersaglio da parte della cellula fagocitaria e la corretta interazione tra il fagocita e il bersaglio dell'"attacco" richiede la collaborazione continua di varie proteine, molecole di segnalazione, anticorpi e cellule helper.
Il ruolo della fagocitosi nel corpo
Non è difficile intuire che l'applicazione fondamentale del processo di fagocitosi sia la difesa del nostro organismo contro gli agenti patogeni. La penetrazione di un agente infettivo nel corpo avvia una cascata di segnali per "chiamare" cellule fagocitiche nel sito dell'infezione.
Inizia l'infiammazione acuta, il cui ruolo è neutralizzare l'agente patogeno. I fagociti confluiscono nella lesione con il sangue, costituendo uno dei meccanismi più importanti della risposta immunitaria primaria. Nel sito dell'infiammazione, i fagociti "mangiano" sia i patogeni che le cellule danneggiate.
Nel corso dell'infezione, abbiamo a che fare con un altro tipo molto importante di fagocitosi. È la cosiddetta eferocitosi.
Il processo di eferocitosi comporta la deglutizione delle cellule morenti quando l'infiammazione scompare. Una volta che i fagociti hanno svolto la loro funzione ed eliminato i patogeni, diventano inutili.
Poi muoiono naturalmente, seguito da eferocitosi, significa "ripulire il campo di battaglia". Questo tipo di fagocitosi riduce l'infiammazione e consente al corpo di tornare allo stato in cui si trovava prima dell'infezione.
A questo punto vale la pena sottolineare che la morte delle cellule del nostro corpo è un processo continuo, non solo come conseguenza di un'infezione. Ogni cellula ha una durata di vita specifica, dopo di che muore e viene sostituita da una nuova. Il processo di morte cellulare programmata è chiamato apoptosi.
L'apoptosi è un fenomeno naturale che permette ai nostri tessuti di rinnovarsi costantemente. Quelle cellule morentipotrebbero essere sostituiti con le loro nuove controparti, devono prima essere ripuliti. Come puoi facilmente intuire, questo è anche il compito dei fagociti.
Le cellule apoptotiche (che muoiono) emettono segnali speciali sulla superficie delle loro membrane cellulari, consentendo loro di essere riconosciute e neutralizzate dai fagociti.
In questo caso, la fagocitosi si verifica senza infiammazione. Quindi vediamo che la fagocitosi non è solo un metodo di difesa contro i microrganismi estranei, ma anche un processo che consente lo sviluppo, il rimodellamento e il rinnovamento di tutti i tessuti.
Quali cellule sono in grado di fagocitosi?
Le cellule in grado di svolgere la fagocitosi sono dette fagociti. A seconda dell'efficienza e dell'efficacia della fagocitosi, distinguiamo il cosiddetto fagociti professionali e non.
I fagociti non professionisti si occupano della fagocitosi "su base regolare" - questo processo non è il loro compito principale. A volte, tuttavia, sono presenti particelle/frammenti di cellule morte nelle vicinanze di queste cellule che richiedono la pulizia.
Quindi mostrano una certa attività fagocitaria, sebbene rispetto ai fagociti professionali sia significativamente limitata e meno efficace. Molti tipi di cellule sono classificati come fagociti non professionali, incl. cellule epiteliali, alcune cellule del tessuto connettivo e anche l'endotelio vascolare.
I fagociti professionali sono le principali cellule responsabili della fagocitosi nel nostro corpo. Tra questi, distinguiamo principalmente neutrofili, monociti e macrofagi. Queste cellule appartengono alla famiglia dei leucociti, o globuli bianchi, che svolgono principalmente funzioni immunitarie. Tutti e tre i tipi di fagociti professionali sono specializzati nella fagocitosi, sebbene ciascuno la svolga in modo leggermente diverso.
I neutrofili sono le principali cellule responsabili della formazione dell'infiammazione acuta. Normalmente, i neutrofili circolano con il sangue in tutto il corpo. Quando inizia un'infezione, queste cellule si raggruppano immediatamente nel focus della malattia. La fagocitosi mediata dai neutrofili è rapida e intensa: queste cellule hanno un'ampia gamma di modi per inattivare i patogeni assorbiti.
I monociti, come i neutrofili, circolano nel flusso sanguigno, ma possono lasciare il flusso sanguigno e colonizzare vari tessuti. I monociti maturi si trasformano quindi in macrofagi tissutali. La fagocitosi mediata dai macrofagi è meno rapida e molto più lenta. I macrofagi sono il principale pool di cellule che si trovano nei siti di infiammazione cronica.
Fagocitosi - tipi
La fagocitosi è un processo complicato da cui dipendeil tipo di cellula fagocitaria, l'oggetto fagocitario e molte molecole intermedie. Esistono due vie di fagocitosi di base:
- fagocitosi spontanea (nativa)
Si tratta di una fagocitosi relativamente lenta che raramente è coinvolta nella risposta antimicrobica. Il ruolo della fagocitosi spontanea è quello di rimuovere le cellule morte e "ripulire" gli elementi non necessari all'interno dei tessuti. Per avviare la fagocitosi spontanea, è necessario stimolare il cosiddetto "recettori scavenger" presenti principalmente sui macrofagi. Questo tipo di fagocitosi è di natura antinfiammatoria.
- fagocitosi facilitata
La fagocitosi facilitata è molto più veloce ed efficiente della fagocitosi spontanea. Grazie a ciò, è altamente efficace nella distruzione degli agenti patogeni. Affinché il processo di fagocitosi avvenga in modo così intenso, sono necessarie - come suggerisce il nome - alcune strutture.
In che modo i fagociti possono facilitare la loro attività? Uno dei metodi più comuni è la "marcatura" speciale degli oggetti che devono essere eliminati. Questo processo è chiamato opsonizzazione.
L'essenza dell'opsonizzazione è l'attaccamento di determinate molecole alla superficie del microrganismo. Questo patogeno "marcato" viene rapidamente preso di mira e distrutto dalle cellule alimentari. Le molecole che consentono l'opsonizzazione sono chiamate opsonine. Questi sono principalmente anticorpi e componenti dei cosiddetti sistema complementare
Le opsonine riconoscono efficacemente gli agenti patogeni, li marcano e quindi facilitano significativamente il corso del processo di fagocitosi.
Fagocitosi - stadi
Sappiamo già quali cellule, quando e perché, si occupano della fagocitosi. Quindi proviamo a seguire da vicino il corso di questo processo:1. Attivazione e afflusso di fagociti nel sito di infezioneLa penetrazione del microrganismo nell'organismo provoca l'immediata stimolazione del sistema immunitario. Le cellule nella porta dell'infezione iniziano a inviare un segnale di una minaccia esistente.
Le molecole messaggere (principalmente le cosiddette citochine pro-infiammatorie) si diffondono nel flusso sanguigno. In questo modo i fagociti "scoprono" di essere stati infettati e si attivano.
I fagociti attivati raggiungono il sito di infezione con il sangue. L'efficiente afflusso di fagociti nella posizione corretta è possibile grazie al cosiddetto chemiotassi. È il processo di movimento cellulare diretto sotto l'influenza di segnali chimici.
I fagociti attivi hanno anche la capacità di passare attraverso le pareti dei vasi sanguigni, creando un infiltrato infiammatorio nel sito delinfezioni.
2. Diagnosi del patogeno
Quando i fagociti raggiungono il sito dell'infezione, iniziano a riconoscere i patogeni. Questo processo è spesso facilitato da altre molecole (vedere la sezione 4 per la fagocitosi facilitata). Ogni fagocita ha sulla superficie della sua membrana cellulare il cosiddetto recettori, o proteine che consentono il riconoscimento di varie molecole.
Quando vengono stimolati i recettori responsabili del riconoscimento dei microrganismi, il fagocita si lega strettamente al bersaglio del suo attacco.
3. Assorbimento del patogeno
Il fagocita "attaccato" al patogeno avvia il processo di assorbimento. La membrana cellulare dei fagociti inizia a circondare l'agente patogeno, "arrampicandosi" sui suoi bordi. Questo crea una vescicola contenente il microrganismo. Questa vescicola, chiamata fagosoma, si trova ora all'interno della cellula fagocitaria. Per neutralizzare completamente il microrganismo, è necessario distruggere il contenuto del fagosoma.
Digestione del contenuto dei fagosomi
Affinché il contenuto del fagosoma venga digerito, è necessario fornire enzimi digestivi al suo interno. Tali enzimi sono immagazzinati in speciali vescicole chiamate lisosomi.
L'ultima fase della fagocitosi richiede quindi di combinare il contenuto dei lisosomi con il contenuto del fagosoma - ecco come il cosiddetto fagolisosoma
Gli enzimi nei lisosomi possono abbattere le sostanze chimiche più complesse, provocando la distruzione del microrganismo. L'eliminazione dell'agente patogeno con la partecipazione degli enzimi digestivi è detta indipendente dall'ossigeno.
Come puoi facilmente intuire, c'è anche un'eliminazione dipendente dall'ossigeno. È molto più rapido ed efficace, ma solo alcuni fagociti possono farlo. L'eliminazione dipendente dall'ossigeno avviene solo nelle cellule con la capacità di generare il cosiddetto "esplosione di ossigeno".
Un'esplosione di ossigeno è un rilascio improvviso di specie di ossigeno molto attive (ad es. perossido di idrogeno), che ha un forte effetto antimicrobico. Un'esplosione di ossigeno inizia una serie di reazioni chimiche che portano alla rapida eliminazione degli agenti patogeni. La distruzione microbica ossigeno-dipendente è principalmente caratteristica dei neutrofili
Fagocitosi - e dopo?
Il processo di fagocitosi termina con la digestione del fagosoma all'interno della cellula. Cosa succede accanto ai detriti delle particelle distrutte? La cellula fagocitaria si sbarazza della maggior parte dei prodotti non necessari semplicemente "gettandoli" all'esterno. Tuttavia, parte del materiale rimasto dopo la digestione può essere molto utile.
Alcuni fagociti svolgono anche altri ruoli nel sistema immunitario. Un buon esempioesistono macrofagi che, oltre alla fagocitosi, si occupano anche della cosiddetta presentazione degli antigeni. La presentazione dell'antigene si basa sulla visualizzazione di altri frammenti di cellule immunitarie di microrganismi distrutti.
Il macrofago, dopo che la fagocitosi del patogeno è completata, espone una parte del materiale fagocitico sulla sua superficie, e poi "viaggia" con esso in tutto il corpo.
Ogni cellula del sistema immunitario che incontra "impara" grazie a questo come riconoscere un determinato patogeno. Questo fenomeno è estremamente importante nella costruzione di meccanismi efficienti di difesa antimicrobica.
Vale anche la pena sapere che il processo di fagocitosi non si conclude sempre con la distruzione finale del microrganismo. Esistono agenti patogeni che possono sopravvivere all'interno dei fagosomi grazie a meccanismi di difesa appositamente sviluppati. Un buon esempio sono i bacilli della tubercolosi, che possono sopravvivere all'interno dei macrofagi per molti anni.
Modi per evitare la fagocitosi da parte di microrganismi
La fagocitosi come metodo per eliminare gli "avversari biologici" è un meccanismo molto antico. Per questo motivo, alcuni microrganismi sono riusciti a sviluppare modi per evitare o sopravvivere alla fagocitosi. Ecco i loro esempi:
- uccidere i fagociti
Il modo più semplice per evitare la fagocitosi sembra essere quello di neutralizzare la cellula che la causa. Alcuni microrganismi hanno la capacità di produrre sostanze che danneggiano irreversibilmente i fagociti. Un esempio di tale patogeno è lo staphylococcus aureus (latinoStaphylococcus aureus ), che produce tossine che, distruggendo la membrana cellulare dei fagociti, ne provocano la morte.
- estinzione della risposta infiammatoria
L'infiammazione nella porta dell'infezione facilita la trasmissione di un segnale di infezione. Grazie ad esso, è possibile l'attivazione e l'arrivo dei fagociti nella posizione corretta. Esistono agenti patogeni che possono mascherarsi in modo tale da non essere riconosciuti dal sistema immunitario dell'ospite ed evitare di provocare infiammazioni.
- evitare l'opsonizzazione
L'opsonizzazione, o speciale "etichettatura" dei patogeni, è uno dei modi più efficaci per facilitare la fagocitosi. Non c'è da stupirsi che i microbi cerchino di evitarlo. Alcuni ceppi di stafilococchi possono distruggere le opsonine o nasconderle sulla loro superficie.
- evitare il riconoscimento dei fagociti
Affinché il processo di fagocitosi abbia inizio, è necessario riconoscere la nocività di un dato microrganismo da parte del fagocita. Alcuni agenti patogeni, come le spirocheteTreponema pallidumche causanoLa sifilide può attaccare alla loro superficie antigeni simili alle cellule ospiti. Il sistema immunitario li riconosce quindi come propri, il che consente ai patogeni di evitare la fagocitosi.
- blocco della produzione di fagosomi
Uno degli stadi chiave della fagocitosi è circondare il microrganismo attaccato con una vescicola, che viene poi assorbita nella cellula. In natura, tuttavia, ci sono molti modi per evitarlo. Alcuni microbi producono sostanze che abbattono la parete del fagosoma. Un meccanismo diverso è utilizzato dal bastoncino di olio blu ( Pseudomonas aeruginosa ). Questo batterio produce un rivestimento scivoloso (biofilm) attorno a sé, impedendo la formazione di questa bolla.
- sopravvivenza all'interno del fagocita
Il fagolisosoma diventa l'habitat finale dei patogeni durante la fagocitosi. Il suo ambiente è estremamente ostile; è pieno di enzimi e sostanze killer. Tuttavia, i microrganismi possono sviluppare meccanismi che consentono loro di sopravvivere anche in condizioni così difficili. Un esempio è la tubercolosi ( Mycobacterium tuberculosis ). Questo batterio ha sviluppato una speciale membrana cellulare con un contenuto lipidico molto elevato che non è influenzata dagli enzimi digestivi standard.
- fuga dal fagosoma
Per quanto incredibile possa sembrare sfuggire al fagosoma, ci sono davvero dei microbi che hanno sviluppato un meccanismo di difesa così intelligente. Listeria monocytogenes produce sostanze in grado di distruggere la parete del fagosoma. Inoltre, questo patogeno, dopo essere fuggito dal fagosoma, può moltiplicarsi all'interno del fagocita e anche oltrepassare i suoi limiti.
Disturbi della fagocitosi
Un corretto svolgimento del processo di fagocitosi è di fondamentale importanza per il buon funzionamento del sistema immunitario. I disturbi in alcune fasi della fagocitosi sono alla base delle malattie da immunodeficienza. Esempi di tali malattie sono:
- Malattia granulomatosa cronica
La causa della malattia granulomatosa cronica è un disturbo della fagocitosi allo stadio di generazione di un'esplosione di ossigeno. La mancanza di un enzima appropriato (il cosiddetto NADPH ossidasi) impedisce la formazione di specie reattive dell'ossigeno, che, a sua volta, non consentono una rapida ed efficace eliminazione dei microrganismi.
Il danno all'enzima ha un background genetico, quindi non esiste ancora un trattamento causale della malattia. Nel corso della malattia granulomatosa cronica si sviluppano frequenti infezioni, ascessi e granulomi a causa dell'inadeguato sistema di eliminazione intracellulare.patogeni.
- Chediak- Higashi Team
Nella sindrome di Chediak-Higashi, c'è un difetto nella fagocitosi allo stadio della connessione fagosoma-lisosoma. Una mutazione genetica di una delle proteine impedisce il trasferimento degli enzimi digestivi alla vescicola contenente il patogeno, impedendone così l'eliminazione.
Oltre a una significativa compromissione dell'immunità, l'albinismo e i disturbi nel funzionamento del sistema nervoso sono anche caratteristici della sindrome di Chediak-Higashi.
Circa l'autore
Krzysztof BialaziteStudente di medicina al Collegium Medicum di Cracovia, entra pian piano nel mondo delle continue sfide del lavoro del medico. Si interessa in particolare di ginecologia e ostetricia, pediatria e medicina dello stile di vita. Amante delle lingue straniere, dei viaggi e delle escursioni in montagna.
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