Fagocitele (din altă greacă φαγεῖν „devora” + κύτος „celulă” [1] ) sunt celule ale sistemului imunitar care protejează organismul prin absorbția ( fagocitoză ) particulelor străine dăunătoare ( bacterii , viruși ), precum și celulele moarte sau pe moarte . 2] . Ele sunt importante pentru controlul infecțiilor și imunitatea post-infectie [3] . Fagocitoza este importantă pentru întregul regn animal [4] și este foarte dezvoltată la vertebrate [5] . Rolul fagocitelor în protecția împotriva bacteriilor a fost descoperit pentru prima dată de I. I. Mechnikovîn 1882 când studia larvele de stele de mare [6] . Mechnikov a primit Premiul Nobel pentru Fiziologie în 1908 pentru dezvoltarea teoriei celulare a imunității [7] . Fagocitele sunt prezente în organismele multor specii; unele amibe sunt asemănătoare în multe detalii comportamentale cu macrofagele, ceea ce indică faptul că fagocitele au apărut în stadiile incipiente ale evoluției [8] .
Fagocitele umane și alte animale sunt numite „profesionale” sau „non-profesionale” în funcție de cât de eficient fagocitează [9] . Fagocitele profesionale includ neutrofilele , monocitele , macrofagele , celulele dendritice și mastocite [10] [11] . Principala diferență dintre fagocitele profesionale și cele neprofesionale este că fagocitele profesionale au pe suprafața lor molecule numite receptori care detectează obiecte străine, cum ar fi bacteriile [12] . Un litru de sânge adult conține în mod normal aproximativ 2,5-7,5 miliarde de neutrofile, 200-900 de milioane de monocite [13] .
În infecție, semnalele chimice atrag fagocitele în locul în care agentul patogen a intrat în organism. Aceste semnale pot proveni de la bacterii sau de la alte fagocite deja prezente acolo. Fagocitele se deplasează prin chemotaxie . La contactul unui fagocit cu o bacterie, receptorii de pe suprafața sa se leagă de acesta, ceea ce duce la absorbția bacteriei de către fagocit [14] . Unele fagocite ucid agenții patogeni invadatori cu specii reactive de oxigen și oxid nitric [15] . După fagocitoză, macrofagele și celulele dendritice pot participa, de asemenea, la prezentarea antigenului , un proces în care fagocitele mută materialul patogen înapoi la suprafața lor. Acest material este apoi prezentat (prezentat) altor celule ale sistemului imunitar. Unele fagocite intră în ganglionii limfatici și prezintă material limfocitelor . Acest proces joacă un rol important în formarea imunității [16] . Cu toate acestea, mulți agenți patogeni sunt rezistenți la atacurile fagocitelor [3] .
Deși fenomenul, numit mai târziu fagocitoză, a fost observat pentru prima dată de medicul american Joseph Richardson în 1869 și de medicul canadian William Osler în 1875, munca lor nu a trezit prea mult interes în rândul contemporanilor [17] [18] . Biologul rus Ilya Ilici Mechnikov a fost primul care a arătat în mod convingător că celulele specializate sunt implicate în apărarea împotriva infecțiilor microbiene. În primele sale studii, el a observat absorbția de materiale străine de către astfel de celule în cursul experimentelor cu viermi ciliari (1878) și cnidarieni (1880) [19] . În 1882, el a studiat celulele mobile ale larvelor de stele de mare și a sugerat că acestea sunt importante pentru apărarea imunitară a animalului. Pentru a testa această idee, a înfipt în larvă ace mici dintr-un arbore de mandarină și, după câteva ore, a descoperit că celulele mobile înconjura acele [20] . Mechnikov a călătorit la Viena și i-a prezentat ideea lui Karl Klaus ; el a propus pentru celulele observate de Mechnikov, denumirea de „fagocite” [21] .
Un an mai târziu, Mechnikov studia un crustaceu de apă dulce , Daphnia , un animal mic, transparent, care poate fi studiat direct la microscop. El a descoperit că sporii fungici care au aterizat pe Daphnia au fost distruși de fagocite. Mechnikov și-a continuat observațiile asupra globulelor albe ale mamiferelor și a constatat că Bacillus anthracis poate fi distrus și de fagocite. El a numit procesul de captare și digestie a bacteriilor și a altor obiecte de către fagocite fagocitoză [22] . Mechnikov a sugerat că fagocitele sunt principala apărare împotriva microorganismelor penetrante. Mechnikov a primit (împreună cu Paul Ehrlich ) Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină în 1908 pentru munca sa asupra fagocitelor și fagocitozei [7] . În 1903, Almroth Wright a descoperit că fagocitoza este susținută de anticorpi specifici , pe care i-a numit opsonine [23] .
Deși semnificația acestor descoperiri a câștigat treptat recunoaștere la începutul secolului XX, natura complexă a relației dintre fagocite și alte componente ale sistemului imunitar nu a fost cunoscută până în anii 1980 [24] .
Fagocitoza este procesul de absorbție a particulelor străine de către celule [25] . Include o secvență de procese moleculare [26] . Fagocitoza apare după legarea de către receptorii unui agent străin (de exemplu, bacterii). Fagocitul înconjoară apoi bacteria și o înghite. Fagocitoza unei bacterii de către un neutrofil uman are loc în aproximativ 9 minute [27] . În interiorul fagocitei, bacteria face parte din fagozom . Într-un minut, fagozomul fuzionează cu un lizozom sau granulă care conține enzime pentru a forma un fagolizozom . Bacteria închisă este expusă unei acțiuni agresive [28] și moare după câteva minute [27] . Celulele dendritice și macrofagele nu acționează la fel de repede, iar fagocitoza în aceste celule poate dura multe ore. Macrofagele ingerează cantități mari de material străin și adesea excretă unele dintre particulele nedigerate înapoi. Acest material este un semnal pentru migrarea macrofagelor din sânge [29] . Fagocitele sunt capabile să absoarbă aproape orice substanță.
Fagocitele au pe suprafața lor mulți receptori diferiți, datorită cărora se leagă de material străin [3] . Acestea includ receptorii opsoninei , receptorii scavenger și receptorii Toll-like . Receptorii opsoninei intensifică fagocitoza bacteriilor care sunt acoperite cu imunoglobulină G (IgG) sau complement . Complementul este un complex de molecule de proteine din sânge care distrug celulele sau le marchează pentru distrugere [30] . Receptorii Scavenger se leagă de o varietate de molecule de pe suprafața celulei bacteriene, iar receptorii Toll-like se leagă de molecule mai specifice. Legarea receptorilor de tip Toll mărește fagocitoza și face ca fagocitele să elibereze un grup de factori care provoacă inflamație [3] .
Distrugerea microorganismelor este o funcție importantă a fagocitozei [31] , care are loc fie în timpul fagocitozei (distrugerea intracelulară), fie în afara fagocitei (distrugerea extracelulară).
Atunci când un fagocit ingerează o bacterie (sau orice alt material străin), consumul de oxigen crește , ceea ce se numește explozie respiratorie . În acest caz, se formează specii reactive de oxigen, care au efect antimicrobian [32] . Compușii de oxigen sunt toxici atât pentru agentul patogen, cât și pentru celula în sine, așa că sunt stocați în celule în interiorul celulei în sine. Această metodă de distrugere a microorganismelor penetrante se numește distrugere intracelulară dependentă de oxigen, care este împărțită în două tipuri [15] .
Primul tip este formarea dependentă de oxigen a radicalului superoxid [3] , care distruge bacteriile [33] . Superoxidul este transformat în peroxid de hidrogen și oxigen singlet prin acțiunea enzimei superoxid dismutază . Superoxizii reacţionează, de asemenea, cu peroxidul de hidrogen pentru a forma o grupare hidroxil , care ajută la distrugerea microbilor patogeni [3] .
Al doilea tip include utilizarea enzimei mieloperoxidaza din granulele de neutrofile [34] . Când granulele fuzionează cu fagozomul, mieloperoxidaza este eliberată în fagolizozom și această enzimă folosește peroxid de hidrogen și clor pentru a crea hipoclorit . Hipocloritul este extrem de toxic pentru bacterii [3] . Mieloperoxidaza conține hemul pigmentar , datorită căruia se formează culoarea verde a secrețiilor bogate în neutrofile (de exemplu, puroi , spută infectată ) [35] .
Fagocitele pot distruge și microorganismele prin metoda independentă de oxigen, dar este mai puțin eficientă decât cea dependentă de oxigen. Există patru tipuri principale. Primul tip folosește proteine încărcate care dăunează membrana celulară bacteriană . Al doilea tip utilizează enzime lizozomale care descompun peretele celular bacterian . Al treilea tip folosește lactoferinele , care sunt prezente în granulele de neutrofile și elimină fierul esențial din bacterii [36] . În al patrulea tip, proteazele și hidrolazele sunt folosite pentru a digera proteinele bacteriilor distruse [37] .
Interferon-gamma (numit și factor de activare a macrofagelor) activează sinteza macrofagelor de oxid nitric . Sursa de interferon-gamma poate fi limfocitele T CD4 + (T-helpers), limfocitele T CD8 + (T-killers), ucigașii naturali , limfocitele B , monocitele , macrofagele sau celulele dendritice [38] . Oxidul nitric este apoi eliberat din macrofage și, datorită toxicității sale, distruge microbii din apropierea macrofagului [3] . Macrofagele activate formează și secretă factorul de necroză tumorală . Această citokină (o clasă de molecule de semnalizare) [39] distruge celulele canceroase și celulele infectate cu virus și ajută la activarea altor celule ale sistemului imunitar [40] .
În unele boli, cum ar fi bolile granulomatoase cronice rare, eficiența fagocitozei este afectată, ceea ce poate duce la infecții bacteriene [41] . În astfel de boli, există o anomalie în activitatea diferitelor elemente de distrugere dependentă de oxigen a microbilor. Alte anomalii congenitale rare, cum ar fi sindromul Shadyac-Steinbrink-Higashi , sunt, de asemenea, asociate cu distrugerea defectuoasă a microbilor care intră în organism [42] .
Virușii se pot reproduce numai în interiorul unei celule și intră în ea folosind o varietate de receptori implicați în apărarea imună. Odată ajunși în celulă, virușii își folosesc procesele biologice în avantajul lor, forțând celula să creeze mii de particule de virus, similare cu mama. Deși fagocitele și alte componente ale sistemului imunitar pot controla virusurile într-o măsură limitată, odată ce virusul este în interiorul celulei, imunitatea adaptativă (în special limfocitele) este mai importantă pentru protecție [43] . În zona infecției virale, limfocitele se acumulează mult mai mult decât alte celule ale sistemului imunitar, ceea ce este cel mai tipic pentru meningita virală [44] . Celulele infectate cu virusuri sunt distruse de limfocite și excretate din organism de către fagocite [45] .
La animale, plante și ciuperci, celulele mor în mod constant. Echilibrul dintre diviziunea celulară și moartea celulară menține numărul de celule relativ constant la adulți [2] . Există două mecanisme de moarte celulară: necroza și apoptoza . Spre deosebire de necroza, care apare adesea ca urmare a unei boli sau a unei leziuni, apoptoza (sau moartea celulară programată) este un proces normal care are loc în mod constant în organism. Organismul se scapă de milioane de celule moarte sau pe moarte în fiecare zi, iar fagocitele joacă un rol important în acest proces [46] .
O celulă muribundă care trece prin stadiul final de apoptoză [47] expune unele molecule specifice (de exemplu, fosfatidilserina ) pe suprafața sa pentru a se lega de fagocit [48] . Fosfatidilserina este localizată în mod normal pe suprafața citosolică a membranei plasmatice, dar este transportată la suprafața exterioară în timpul apoptozei, probabil de o proteină numită scramblase [49] . Aceste molecule marchează celula pentru fagocitoză de către celulele care posedă receptorii corespunzători, cum ar fi macrofagele [50] . Îndepărtarea celulelor muribunde de către fagocite are loc într-o manieră ordonată, fără a provoca inflamație [51] .
Fagocitele se mișcă în organism, interacționând cu celulele fagocitare și nefagocitare ale sistemului imunitar. Ele comunică cu alte celule prin producția de substanțe chimice numite citokine , care declanșează alte fagocite în zona de infecție sau activează limfocitele latente [52] . Fagocitele fac parte din imunitatea înnăscută pe care animalele, inclusiv oamenii, o au încă de la naștere. Imunitatea înnăscută este foarte eficientă, dar nu specifică pentru a face distincția între speciile patogene. Pe de altă parte, imunitatea dobândită este mai specializată și poate proteja împotriva aproape oricărui tip de agent patogen [53] . Imunitatea dobândită depinde de limfocite, care nu fagocită, dar formează proteine protectoare ( anticorpi ) care marchează agenții patogeni pentru distrugere și împiedică virusurile să infecteze celulele [54] . Fagocitele, în special celulele dendritice și macrofagele, stimulează limfocitele să producă anticorpi într-un proces important numit prezentarea antigenului [55] .
Prezentarea antigenului este procesul prin care unele fagocite mută bucăți de material ingerat înapoi la suprafața lor și le „furnizează” altor celule ale sistemului imunitar [56] . Există 2 tipuri de celule prezentatoare de antigen „profesionale”: macrofage și celule dendritice [57] . Odată ingerate, proteinele străine (antigenele) sunt descompuse în peptide în celula dendritică sau macrofage. Aceste peptide se leagă apoi de glicoproteinele din complexul major de histocompatibilitate (MHC) ale celulei, care își fac drum înapoi la suprafața fagocitelor unde pot fi „prezentate” la limfocite [16] . Macrofagele vechi nu se pot deplasa rapid din zona infecției, dar celulele dendritice pot ajunge la ganglionii limfatici ai corpului, unde sunt localizate milioane de limfocite [58] . Acest lucru promovează dezvoltarea unui răspuns imun deoarece limfocitele reacţionează la antigenele prezentate de celulele dendritice în acelaşi mod ca şi când s-ar afla în locul primar al infecţiei [59] . Dar celulele dendritice sunt, de asemenea, capabile să distrugă sau să suprime activitatea limfocitelor dacă recunosc componente ale corpului gazdei; acest lucru este important în prevenirea reacțiilor autoimune . Acest proces se numește toleranță [60] .
Celulele dendritice promovează, de asemenea, toleranța imunologică [61] , ceea ce împiedică organismul să se atace imunologic. Primul tip de toleranță este toleranța centrală . Constă în faptul că, atunci când limfocitele T mature (celulele T) părăsesc pentru prima dată timusul , celulele dendritice distrug limfocitele T defecte care poartă antigene care pot provoca o reacție autoimună. Al doilea tip de toleranță imunologică este toleranța periferică . Unele celule T autoreactive reușesc să părăsească timusul din mai multe motive, cum ar fi faptul că nu au exprimat autoantigene în timus. Alte celule T, cunoscute ca celule T reglatoare, suprimă celulele T autoactive la periferie [62] . Când toleranța imunologică eșuează, pot apărea boli autoimune [63] . Pe de altă parte, toleranța crescută poate duce la infecții (de exemplu, infecția cu HIV ) [62] .
Fagocitele umane și alte vertebrate sunt împărțite în grupuri „profesionale” și „non-profesionale” în funcție de eficiența la care participă la fagocitoză [9] . Fagocitele profesionale includ monocitele , macrofagele , neutrofilele , celulele dendritice tisulare și mastocite [10] .
Locația principală | Variante de fenotip |
---|---|
Sânge | neutrofile, monocite |
Măduvă osoasă | macrofage, monocite, celule sinusoidale , celule parietale |
Os | osteoclaste |
Plasturi Peyer intestinali și intestinali | macrofage |
Țesut conjunctiv | Histiocite , macrofage, monocite, celule dendritice |
Ficat | Celule Kupffer , monocite |
Plămânii | macrofage autoreplicabile, monocite, mastocite, celule dendritice |
țesut limfatic | macrofage și monocite libere și fixe, celule dendritice |
tesut nervos | Celule microgliale ( CD4 + ) |
Splină | macrofage libere și fixe, monocite, celule sinusoide |
timus | macrofage şi monocite libere şi fixe |
Piele | celule Langerhans permanente , alte celule dendritice, macrofage, mastocite |
Toate fagocitele, în special macrofagele, sunt într-o stare de pregătire. Macrofagele sunt în general relativ inactive în țesuturi și se înmulțesc lent. În această stare de semi-odihnă, ei curăță corpul de celule moarte și alte resturi neinfecțioase și rareori participă la prezentarea antigenului. Dar atunci când apare o infecție, ei primesc semnale chimice (de obicei interferon gamma ) care își măresc producția de molecule MHC II și le pregătesc pentru prezentarea antigenului. În această stare, macrofagele sunt buni prezentatori de antigen și ucigași. Cu toate acestea, dacă primesc un semnal direct de la un agent patogen , devin „hiperactivi” și nu se mai reproduc și se concentrează asupra uciderii. Dimensiunea și rata de fagocitoză crește; unele devin suficient de mari pentru a devora protozoarele invadatoare [65] .
În sânge, neutrofilele sunt inactive, dar se deplasează prin el cu viteză mare. Când primesc semnale de la macrofage în zona inflamației , încetinesc și ies din sânge. În țesuturi, ele sunt activate de citokine și intră în zona de acțiune gata de distrugere [66] .
Când apare infecția, un semnal chimic „SOS” este eliberat pentru a atrage fagocitele în zona de infecție [67] . Aceste semnale chimice pot include proteine de la bacterii care intră, sisteme de pliere a peptidelor , produse ale sistemului complement și citokine care sunt eliberate de macrofagele localizate în țesutul la locul infecției [3] . Un alt grup de atractanți chimici sunt citokinele, care provoacă neutrofile și monocite din sânge. [14] .
Pentru a ajunge în zona de infecție, fagocitele părăsesc fluxul sanguin și pătrund în țesutul afectat. Semnalele de la infecție determină celulele endoteliale care căptușesc vasul de sânge să producă o proteină numită selectină , care se leagă de neutrofilele trecătoare. Vasodilatatoarele slăbesc legăturile conjunctive ale celulelor endoteliale, ceea ce permite fagocitelor să treacă prin peretele vasului. Chemotaxia este procesul prin care fagocitele urmăresc „mirosul” citokinelor în zona de infecție [3] . Neutrofilele migrează prin organele epiteliale în locul infecției și, deși aceasta este o componentă importantă a controlului infecției, migrația în sine poate duce la simptome ale bolii [68] . În timpul infecției, milioane de neutrofile sunt chemate din sânge, dar apoi mor în câteva zile [69] .
Monocitele se dezvoltă în măduva osoasă și se maturizează în sânge. Monocitele mature au un nucleu mare, neted, lobulat și o citoplasmă care conține granule. Monocitele înghit substanțe străine sau periculoase și prezintă antigene altor celule ale sistemului imunitar. Monocitele formează 2 grupe: circulante și marginale, care rămân în alte țesuturi (aproximativ 70% sunt în grupul marginal). Majoritatea monocitelor părăsesc fluxul sanguin după 20-40 de ore, pătrunzând în țesuturi și organe, unde se transformă în macrofage [70] sau celule dendritice, în funcție de semnalul primit [71] . Există aproximativ 500 de milioane de monocite într-un litru de sânge uman [13] .
Macrofagele mature nu se mișcă departe, dar stau de pază în acele zone ale corpului care sunt expuse mediului extern. Acolo acționează ca colectori de gunoi. Celule prezentatoare de antigen sau Natural killer , în funcție de semnalul primit [72] . Ele sunt formate din monocite, celule stem, granulocite sau în timpul diviziunii celulare a macrofagelor deja existente [73] . Macrofagele umane ating un diametru de aproximativ 21 de micrometri [74] .
Acest tip de fagocit nu are granule, dar conține mulți lizozomi . Macrofagele se găsesc în tot corpul în aproape toate țesuturile și organele (de exemplu, celulele microgliale din creier și macrofagele alveolare din plămâni ). Locația unui macrofag poate fi determinată de dimensiunea și aspectul acestuia. Macrofagele induc inflamația prin producerea de interleukină 1 , interleukina 6 și factor de necroză tumorală [75] . Macrofagele se găsesc de obicei numai în țesuturi și intră rar în sânge. Durata de viață a macrofagelor tisulare, conform diferitelor estimări, este de la 4 la 5 zile [76] . După aceea, ele mor, iar alte macrofage le mănâncă. Spre deosebire de neutrofile , macrofagele nu formează puroi .
Macrofagele pot fi activate pentru a îndeplini funcții pe care un monocit în repaus nu le poate îndeplini [75] . T-helpers sunt un subgrup de limfocite responsabile de activarea macrofagelor. Ele activează macrofagele prin semnalizarea interferonului gamma și exprimând proteina CD154 [77] . Alte semnale provin de la bacterii sub formă de factor de necroză tumorală alfa și lipopolizaharide [75] . T-helperii sunt capabili să atragă alte fagocite în zona de infecție în mai multe moduri. Ele secretă citokine care acționează asupra măduvei osoase pentru a stimula formarea monocitelor și neutrofilelor și, de asemenea, secretă unele citokine care sunt responsabile de migrarea monocitelor și neutrofilelor în fluxul sanguin [78] . T-helpers apar în timpul diferențierii limfocitelor T CD4 + , atunci când reacţionează la acţiunea unui antigen în ţesuturile limfatice periferice . Macrofagele activate joacă un rol important în distrugerea tumorilor prin generarea de factor de necroză tumorală alfa, interferon gamma, oxid nitric , specii reactive de oxigen, proteine cationice și enzime hidrolitice [75] .
Neutrofilele se găsesc de obicei în fluxul sanguin și sunt cel mai comun tip de fagocite, reprezentând 50-60% din toate globulele albe care circulă în sânge [79] . Un litru de sânge adult conține în mod normal aproximativ 2,5-7,5 miliarde de neutrofile [13] . Diametrul lor este de aproximativ 10 µm [80] și neutrofilele trăiesc doar 5 zile [40] . De îndată ce sosește semnalul corespunzător, ei părăsesc sângele în aproximativ 30 de minute și ajung în zona de infecție [81] . Sunt capabili să absoarbă rapid materialul străin. Neutrofilele nu revin în sânge, ci se transformă în celule de puroi și mor [81] . Neutrofilele mature sunt mai mici decât monocitele și au nuclee segmentate cu secțiuni multiple; fiecare secțiune se conectează la fire de cromatină (un neutrofil poate avea 2-5 segmente). În mod normal, neutrofilele nu părăsesc măduva osoasă până la maturitate, dar în timpul infecției, precursorii neutrofilelor, mielocitele și promielocitele , sunt eliberați în sânge [82] .
Granulele intracelulare ale neutrofilelor umane degradează proteinele și au proprietăți bactericide [83] . Neutrofilele sunt capabile să secrete substanțe care stimulează monocitele și macrofagele. Secrețiile de neutrofile intensifică fagocitoza și formarea speciilor reactive de oxigen, participând astfel la distrugerea intracelulară [84] . Secrețiile din granulele de neutrofile primare stimulează fagocitoza bacteriilor acoperite cu IgG [85] .
Celulele dendritice sunt celule specializate prezentatoare de antigen care au prelungiri lungi numite dendrite [86] care ajută la înghițirea microbilor și a altor agenți patogeni [87] [88] . Celulele dendritice se găsesc în țesuturile care vin în contact cu mediul înconjurător, în principal în piele , mucoasa nasului, plămâni , stomac și intestine [89] . Odată activate, se maturizează și migrează către țesuturile limfatice, unde interacționează cu limfocitele T și B pentru a genera și organiza un răspuns imun dobândit [90] .
Celulele dendritice mature activează T-helpers și T-killers [91] . Ajutoarele T activate interacționează cu macrofagele și limfocitele B pentru a le activa, la rândul lor. În plus, celulele dendritice sunt capabile să influențeze apariția unuia sau altuia tip de răspuns imun; atunci când se deplasează în zonele limfatice, sunt capabili să activeze limfocitele T situate acolo, care apoi se diferențiază în T-killers și T-helper [92]
Mastocitele au receptori de tip Toll și interacționează cu celulele dendritice, limfocitele T și B. Mastocitele exprimă MHC clasa II și pot fi implicate în prezentarea antigenului; cu toate acestea, rolul mastocitelor în prezentarea antigenului nu este bine înțeles [93] . Mastocitele sunt capabile să înghită, să omoare bacteriile Gram-negative (de exemplu , Salmonella ) și să își proceseze antigenele [94] Sunt specializate în procesarea proteinelor fimbriale de pe suprafața bacteriilor care sunt implicate în atașarea țesuturilor [95] [96] . Pe lângă aceste funcții, mastocitele produc citokine care declanșează răspunsul inflamator [97] . Aceasta este o parte importantă a uciderii microbiene, deoarece citokinele atrag mai multe fagocite la locul infecției [94] .
Celulele pe moarte și organismele străine sunt înghițite de alte celule decât fagocitele „profesionale” [98] . Aceste celule includ celule epiteliale , endoteliale , parenchimatoase și fibroblaste . Ele sunt numite fagocite non-profesionale pentru a sublinia faptul că, spre deosebire de fagocitele profesionale, fagocitoza nu este funcția lor principală [99] . Fibroblastele, de exemplu, care pot fagocita colagenul în timpul resorbției cicatricilor, sunt, de asemenea, capabile să înghită parțial particulele străine [100] .
Fagocitele neprofesionale sunt mai limitate decât fagocitele profesionale în ceea ce privește particulele pe care le pot ingera. Acest lucru se datorează lipsei lor de receptori fagocitari eficienți, în special opsonine [12] . În plus, majoritatea fagocitelor neprofesionale nu formează molecule reactive care conțin oxigen pentru fagocitoză [101] .
Locația principală | Variante de fenotip |
---|---|
Sânge, limfa și ganglioni limfatici | Limfocite |
Sânge, limfa și ganglioni limfatici | Ucigași naturali și limfocite granulare mari |
Piele | epiteliocite |
Vase de sânge | Endoteliocite |
Țesut conjunctiv | fibroblaste |
Sânge | globule rosii |
Un agent patogen provoacă o infecție doar dacă a depășit apărarea organismului. Bacteriile patogene și protozoarele dezvoltă diferite mecanisme de rezistență la atacurile fagocitelor și multe dintre ele supraviețuiesc și se înmulțesc într-adevăr în interiorul celulelor fagocitare [102] [103] .
Bacteriile au mai multe moduri de a evita contactul cu fagocitele. În primul rând, pot trăi în locuri în care fagocitele nu pot ajunge (de exemplu, pielea deteriorată). În al doilea rând, bacteria poate suprima răspunsul inflamator; fără inflamație, fagocitele nu sunt capabile să răspundă în mod adecvat la infecție. În al treilea rând, unele tipuri de bacterii pot încetini capacitatea fagocitelor de a se muta în zona de infecție, prevenind chimiotaxia [102] . În al patrulea rând, unele bacterii sunt capabile să evite contactul cu fagocitul înșelând sistemul imunitar, care începe să „credă” că bacteria este o celulă a macroorganismului însuși. Treponema pallidum (bacteria care provoacă sifilisul ) se ascunde de fagocite prin acoperirea suprafeței sale cu fibronectină [104] , care este produsă în mod natural în organism și joacă un rol important în vindecarea rănilor [105] .
Bacteriile formează adesea proteine sau zaharuri care își acoperă celulele și previn fagocitoza; fac parte din capsula bacteriană [102] . De exemplu, antigenul capsular K5 și antigenul O75 O sunt prezenți pe suprafața Escherichia coli [106] și capsulele exopolizaharide de Staphylococcus epidermidis [107] . Streptococcus pneumoniae formează mai multe tipuri de capsule care asigură diferite niveluri de protecție [108] , în timp ce streptococii de grup A formează proteine, cum ar fi proteinele M și proteinele fimbriale, care blochează absorbția. Unele proteine interferează cu absorbția legată de opsonina; Staphylococcus aureus produce proteina A pentru a bloca receptorii de anticorpi, ceea ce reduce eficacitatea opsoninelor [109] .
Bacteriile au evoluat moduri de a supraviețui în interiorul fagocitelor, unde continuă să se sustragă sistemului imunitar [110] . Pentru pătrunderea sigură în fagocit, ele secretă proteine numite „invazine”. Odată intrați în celulă, ele rămân în citoplasmă și evită expunerea la substanțele toxice conținute în fagolizozomi [111] . Unele bacterii împiedică fuziunea fagozomului și a lizozomului [102] . Alți agenți patogeni, cum ar fi Leishmania , formează vacuole foarte modificate în fagocite, permițându-le să persistă și să prolifereze [112] . Legionella pneumophila produce o secreție care face ca fagocitele să fuzioneze cu vezicule altele decât cele care conțin substanțe toxice [113] . Alte bacterii sunt capabile să trăiască în interiorul fagolizozomilor. Staphylococcus aureus , de exemplu, produce enzimele catalaza și superoxid dismutaza , care descompun substanțele chimice (cum ar fi peroxidul de hidrogen ) produse de fagocite pentru a ucide bacteriile [114] . Bacteriile pot ieși din fagozom înainte de a forma un fagolizozom: Listeria monocytogenes este capabilă să formeze o gaură în peretele fagozomului folosind enzime numite listeriolizină O și fosfolipaza C [115] .
Bacteriile au dezvoltat unele metode de distrugere a fagocitelor [109] . Acestea includ citolizinele , care formează pori în membrana celulară a fagocitelor, streptolizinele și leucocidinele , care provoacă ruperea granulelor de neutrofile pentru a elibera substanțe toxice [116] [117] , și exotoxine , care reduc aportul de ATP necesar fagocitelor. pentru fagocitoză. Odată înghițite, bacteriile pot ucide fagocitele, eliberând toxine care se deplasează din membranele fagozomilor sau fagolizozomilor în alte părți ale celulei [102] .
Unele strategii de supraviețuire sunt adesea asociate cu întreruperea transmiterii citokinelor și cu alte metode de semnalizare în celulă pentru a preveni răspunsul fagocitelor la invazie [118] . Protozoarele parazite precum Toxoplasma gondii , Trypanosoma cruzi și Leishmania infectează macrofagele; fiecare dintre ele are un mod unic de suprimare a activității macrofagelor. Unele specii de Leishmania modifică sistemul de semnalizare al macrofagelor infectate, suprimă producția de citokine și molecule microbicide (oxid nitric, specii reactive de oxigen) și perturbă prezentarea antigenului [119] .
Macrofagele și neutrofilele în special joacă un rol central în procesul inflamator prin eliberarea de proteine și mediatori inflamatori cu greutate moleculară mică care controlează infecția, dar pot deteriora țesuturile gazdei. În general, scopul fagocitelor este de a distruge agenții patogeni prin înghițirea lor și apoi expunerea lor la substanțe toxice din interiorul fagolizozomilor. Dacă fagocitul nu reușește să-și înghită ținta, acești agenți toxici pot fi eliberați în mediu (o acțiune numită „fagocitoză frustrată”). Deoarece acești agenți sunt și toxici pentru celulele gazdă, ei pot provoca daune semnificative celulelor și țesuturilor sănătoase [120] .
Dacă neutrofilele eliberează conținutul granulelor (specii reactive de oxigen și proteaze ) în rinichi , atunci are loc degradarea matricei extracelulare a corpului , ceea ce poate duce la deteriorarea celulelor glomerulare, afectând capacitatea acestora de a filtra sângele și provocând modificări ale formei acestora. În plus, produsele fosfolipaze (cum ar fi leucotrienele ) măresc daunele. Această eliberare de substanțe promovează chemotaxia mai multor neutrofile la locul infecției, iar celulele glomerulare pot fi deteriorate în continuare prin atașarea moleculelor în timpul migrării neutrofilelor. Deteriorarea celulelor glomerulare poate duce la insuficiență renală [121] .
Neutrofilele joacă, de asemenea, un rol cheie în dezvoltarea majorității formelor de leziuni pulmonare acute [122] . În același timp, neutrofilele activate eliberează conținutul granulelor lor toxice în plămâni [123] . Experimentele au arătat că reducerea numărului de neutrofile reduce efectele leziunii pulmonare acute [124] , dar tratamentul cu supresia neutrofilelor nu este realist din punct de vedere clinic, deoarece lasă organismul vulnerabil la infecții [123] . În ficat , leziunile neutrofilelor pot contribui la disfuncții și leziuni ca răspuns la eliberarea de endotoxine bacteriene , sepsis , traume, hepatită alcoolică , ischemie și șoc hipovolemic rezultat din pierderea acută de sânge 125] .
Substanțele chimice eliberate de macrofage pot, de asemenea, deteriora țesuturile corpului. Factorul de necroză tumorală -α (TNF-α) este o substanță chimică importantă secretată de macrofage care duce la coagularea sângelui în vasele mici, ceea ce previne răspândirea infecției [126] . Cu toate acestea, dacă o infecție bacteriană intră în sânge, TNF-α este eliberat în organele vitale, unde poate provoca vasodilatație și poate reduce volumul plasmatic ; aceasta, la rândul său, poate duce la șoc septic . În șoc septic, eliberarea de TNF-α determină blocarea vaselor mici care furnizează sânge către organele vitale și poate apărea eșecul acestora. Șocul septic poate duce la moarte [14] .
Fagocitoza a apărut probabil devreme în evoluție [127] , apărând pentru prima dată la eucariotele unicelulare [128] . Amoeba sunt protozoare unicelulare care s-au ramificat din copac conducând la organisme multicelulare, dar au transferat multe funcții specifice celulelor fagocitare de mamifere [128] . Mucegaiul slime Dictyostelium discoideum , de exemplu, trăiește în sol și se hrănește cu bacterii. Ca și fagocitele animale, înghiți bacteriile prin fagocitoză, în principal cu ajutorul receptorilor Toll-like [129] . Amoebas Dictyostelium discoideum sunt sociale; se lipesc împreună când mor de foame, transformându-se în pseudoplasmodium migrator. Un astfel de organism multicelular formează în cele din urmă un corp fructifer cu spori, care este rezistent la agresiunea mediului. Înainte de formarea corpurilor fructifere, celulele se pot mișca ca mucegaiurile de slime timp de câteva zile. În acest timp, expunerea la toxine sau agenți patogeni bacterieni poate pune în pericol supraviețuirea amebelor prin limitarea producției de spori. Unele amibe înghit bacteriile și le absorb toxinele. În cele din urmă, aceste amebe mor. Ele sunt similare genetic cu alte amibe din larvă și se sacrifică pentru a proteja alte amibe de bacterii, ceea ce este similar cu sacrificiul de sine al fagocitelor sistemului imunitar uman. Această funcție imunitară înnăscută în amibele sociale sugerează că un mecanism antic de înghițire celulară ar fi putut fi adaptat pentru funcția de apărare cu mult înainte de apariția diverselor animale [130] , dar originea lor comună cu fagocitele de mamifere nu a fost dovedită. Fagocitele sunt prezente în tot regnul animal [4] de la bureți marini la insecte și vertebrate [131] [132] . Capacitatea amebei de a distinge între sine și non-sine a devenit baza sistemului imunitar al multor specii [8] .
![]() | |
---|---|
Dicționare și enciclopedii | |
În cataloagele bibliografice |
|