La fagocitosis es la ingestión de material particulado extracelular como patógenos invasores o células muertas/muertas por parte de las células fagocíticas y es uno de los mecanismos de defensa innatos importantes. Es llevada a cabo principalmente por células especializadas, como macrófagos, neutrófilos y células dendríticas.
La fagocitosis es un tipo de endocitosis, otros son, la endocitosis mediada por receptor y la pinocitosis.
Paso 1: Activación de las células fagocíticas y quimiotaxis
En el primer paso de la fagocitosis, los fagocitos son atraídos y se dirigen hacia una variedad de sustancias generadas en la respuesta inmunitaria; este proceso se denomina quimiotaxis.
Los fagocitos que anidan son activados por mediadores inflamatorios (productos bacterianos, citoquinas, prostaglandinas y proteínas del complemento). La activación aumenta su actividad metabólica y microbicida. Las células activadas también expresan más receptores de glicoproteínas que les ayudan a llegar al lugar de las infecciones, así como a unirse firmemente a los microorganismos. Los neutrófilos son los primeros en aparecer y posteriormente son sustituidos por los macrófagos.
Paso 2: Reconocimiento de los microbios invasores
El siguiente paso en la fagocitosis es la adhesión del antígeno a la membrana celular de las células fagocíticas. La adherencia induce a que las protuberancias de la membrana, llamadas pseudópodos, se extiendan alrededor del material adherido y lo ingieran.
(Fuente de la imagen:Gary E. Kaiser)
Las células fagocíticas contienen varios receptores que las ayudan a adherirse a las bacterias/virus. Algunos de estos receptores son:
- Receptores de reconocimiento de patrones (PRR): Los receptores de reconocimiento de patrones reconocen patrones moleculares asociados a patógenos (PAMPs). Estos incluyen moléculas bacterianas como el peptidoglicano, los ácidos teicoicos, el lipopolisacárido, los mananos, la flagelina, la pilina y el ADN bacteriano. Por ejemplo, los receptores scavenger y los receptores toll-like se unen e internalizan las bacterias grampositivas y gramnegativas tras unirse a los PAMPs.
La opsonina es una molécula que se une tanto al antígeno como al macrófago y potencia la fagocitosis.
(Fuente de la imagen: philpoteducation)
- Receptores Fc: Los receptores Fc (FcR) presentes en las superficies de los macrófagos y los neutrófilos se unen a la porción Fc de anticuerpos como la IgG y la IgM complejados con antígenos (célula bacteriana o virus). Este proceso, denominado opsonización, potencia la fagocitosis.
- Receptores del complemento (CR1): Los receptores del complemento presentes en las células fagocíticas se unen a las proteínas del complemento complejas con los complejos antígeno-anticuerpo. Por ejemplo, los macrófagos tienen receptores para el C3b y así se unen a las células o complejos a los que se ha adherido el C3b, dando lugar a la fagocitosis. Las lectinas de unión a manosa (MBL) también ayudan a potenciar la fagocitosis.
Paso 3: Ingestión y formación de fagosomas
(Fuente de la imagen:Gary E. Kaiser)
Después de la adhesión, la polimerización y luego la despolimerización de los filamentos de actina envían los seudópodos para engullir al microbio. La fusión de los pseudópodos encierra el material dentro de una vesícula endocítica llamada fagosoma, que luego entra en la vía de procesamiento endocítica.
Paso 4: Formación del fagolisoma
En esta vía, un fagosoma se mueve hacia el interior de la célula, donde se fusiona con un lisosoma para formar un fagolisosoma.
Paso 5: Matanza microbiana y formación de cuerpos residuales
Los lisosomas contienen lisozima y diversas sustancias antimicrobianas y citotóxicas que pueden destruir los microorganismos y las células fagocitadas. Los microorganismos son eliminados por mecanismos dependientes o independientes del oxígeno.
- Eliminación dependiente del oxígeno: Los fagocitos activados producen una serie de productos intermedios de oxígeno reactivo (ROI) y productos intermedios de nitrógeno reactivo que tienen una potente actividad antimicrobiana. En las células fagocíticas se produce un proceso metabólico conocido como estallido respiratorio que activa la oxidasa unida a la membrana formando anión superóxido, radicales hidroxilo y peróxido de hidrógeno. En el interior del fagolisosoma también se forman otras potentes sustancias antimicrobianas como el hipoclorito, el óxido nítrico, etc. Todas estas sustancias mostraron una marcada actividad antimicrobiana contra bacterias, hongos, gusanos parásitos y protozoos.
- Matanza independiente del oxígeno: Las células fagocíticas activadas también sintetizan lisozima y varias enzimas hidrolíticas (por ejemplo, la catepsina G, la elastasa, la colagenasa, las catelicidinas y la proteína inductora de permeabilidad bactericida) cuyas actividades degradativas no requieren oxígeno. Además, los macrófagos activados producen un grupo de péptidos antimicrobianos y citotóxicos, conocidos comúnmente como defensinas. Las defensinas pueden eliminar diversas bacterias, como Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa y Haemophilus influenzae. Los macrófagos activados también segregan el factor de necrosis tumoral α (TNF-α), una citoquina que tiene diversos efectos y es citotóxica para algunas células tumorales.
Paso 6: Eliminación o exocitosis
El contenido digerido del fagolisosoma se elimina a continuación en un proceso denominado exocitosis.