Fagosytoosi:

Fagosytoosi on solunulkoisen partikkelimateriaalin, kuten tunkeutuvien taudinaiheuttajien tai kuolleiden/kuolevien solujen nauttimista fagosyyttisten solujen toimesta, ja se on yksi tärkeistä synnynnäisistä puolustusmekanismeista. Sitä suorittavat pääasiassa erikoistuneet solut, kuten makrofagit, neutrofiilit ja dendriittisolut.

Fagosytoosi on yksi endosytoosin tyyppi, muita ovat reseptorivälitteinen endosytoosi ja pinosytoosi.

Vaihe 1: Fagosyyttisolujen aktivoituminen ja kemotaksis

Fagosytoosin ensimmäisessä vaiheessa fagosyytit vetävät puoleensa ja liikkuvat kohti erilaisia immuunivasteessa syntyviä aineita; tätä prosessia kutsutaan kemotaksiaksi.

Perääntyvät fagosyytit aktivoituvat tulehduksen välittäjäaineilla (bakteerituotteet, sytokiinit, prostaglandiinit ja komplementtiproteiinit). Aktivoituminen lisää niiden metabolista ja mikrobisidista aktiivisuutta. Aktivoituneet solut ilmentävät myös enemmän glykoproteiinireseptoreita, jotka auttavat niitä pääsemään infektiokohtaan sekä sitoutumaan lujasti mikro-organismeihin. Neutrofiilit ilmaantuvat ensimmäisinä, ja ne korvautuvat myöhemmin makrofageilla.

Vaihe 2: Tunkeutuvien mikrobien tunnistaminen

Fagosytoosin seuraava vaihe on antigeenin kiinnittyminen fagosytoivien solujen solukalvoon. Kiinnittyminen saa aikaan kalvon ulokkeita, joita kutsutaan pseudopodioiksi, jotka ulottuvat kiinnittyneen materiaalin ympärille ja nielevät sitä.

Fagosyyttisillä soluilla on erilaisia reseptoreja, jotka auttavat niitä kiinnittymään bakteereihin/viruksiin. Joitakin näistä reseptoreista ovat mm:

• Mallintunnistusreseptorit (PRR): Mallintunnistusreseptorit tunnistavat patogeeniin liittyvät molekyylimallit (PAMP). Näitä ovat bakteerimolekyylit, kuten peptidoglykaanit, teiköhapot, lipopolysakkaridit, mannaanit, flagelliini, piliini ja bakteeri-DNA. Esimerkiksi scavenger-reseptorit ja tollin kaltaiset reseptorit sitovat ja sisäistävät grampositiivisia ja gramnegatiivisia bakteereja sitouduttuaan PAMP:iin.

Opsoniini on molekyyli, joka sitoutuu sekä antigeeniin että makrofagiin ja tehostaa fagosytoosia.

• Fc-reseptorit: Makrofagien ja neutrofiilien pinnoilla olevat Fc-reseptorit (FcR) sitoutuvat antigeenien (bakteerisolun tai viruksen) kanssa kompleksoituneiden vasta-aineiden, kuten IgG:n ja IgM:n, Fc-osaan. Tämä prosessi, jota kutsutaan opsonisaatioksi, tehostaa fagosytoosia.

• Komplementtireseptorit (CR1): Fagosytoivissa soluissa olevat komplementtireseptorit sitoutuvat komplementtiproteiineihin, jotka ovat kompleksoituneet antigeeni-vasta-ainekompleksien kanssa. Esimerkiksi makrofageilla on reseptoreita C3b:tä varten, joten ne sitovat soluja tai komplekseja, joihin C3b on tarttunut, mikä johtaa fagosytoosiin. Myös mannoosia sitovat lektiinit (MBL) auttavat tehostamaan fagosytoosia.

Vaihe 3: Nieleminen ja fagosomien muodostuminen

Kiinnittymisen jälkeen aktiinifilamenttien polymerisaatio ja sitten depolymerisaatio lähettävät pseudopodit nielemään mikrobia. Pseudopodien sulautuminen sulkee materiaalin endosyyttiseen vesikkeliin, jota kutsutaan fagosomiksi, joka sitten siirtyy endosyyttiseen prosessointireittiin.

Vaihe 4: Fagosomin muodostuminen

Tässä reitissä fagosomi siirtyy kohti solun sisäosaa, jossa se sulautuu lysosomin kanssa muodostaen fagososomin.

Vaihe 5: Mikrobien tappaminen ja jäännöskappaleiden muodostuminen

Lysosomit sisältävät lysotsyymiä ja erilaisia antimikrobisia ja sytotoksisia aineita, jotka voivat tuhota fagosytoituja mikro-organismeja ja soluja. Mikro-organismit kuolevat joko hapesta riippuvaisilla tai hapesta riippumattomilla mekanismeilla.

1. Hapesta riippuvainen tappaminen: Aktivoituneet fagosyytit tuottavat useita reaktiivisia hapen välituotteita (ROI) ja reaktiivisia typen välituotteita, joilla on voimakas antimikrobinen aktiivisuus. Fagosyyttisissä soluissa tapahtuu hengityspurkauksena tunnettu aineenvaihduntaprosessi, joka aktivoi kalvoon sitoutuneen oksidaasin muodostaen superoksidi-anionia, hydroksyyliradikaaleja ja vetyperoksidia. Fagososomissa muodostuu myös muita voimakkaita antimikrobisia aineita, kuten hypokloriittia ja typpioksidia. Kaikki nämä aineet osoittavat merkittävää antimikrobista aktiivisuutta bakteereja, sieniä, loismatoja ja alkueläimiä vastaan.
2. Hapesta riippumaton tappaminen: Aktivoituneet fagosyyttiset solut syntetisoivat myös lysotsyymiä ja erilaisia hydrolyyttisiä entsyymejä (esimerkiksi kathepsiini G:tä, elastaasia, kollagenaasia, katelisidinejä ja bakterisidistä läpäisevyyttä indusoivaa proteiinia), joiden hajottava toiminta ei vaadi happea. Lisäksi aktivoituneet makrofagit tuottavat ryhmää antimikrobisia ja sytotoksisia peptidejä, jotka tunnetaan yleisesti defensiineinä. Defensiinit voivat tappaa erilaisia bakteereja, kuten Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa ja Haemophilus influenzae. Aktivoituneet makrofagit erittävät myös tuumorinekroositekijä α:ta (TNF-α), sytokiinia, jolla on monenlaisia vaikutuksia ja joka on sytotoksinen joillekin kasvainsoluille.

Vaihe 6: Eliminaatio eli eksosytoosi

Fagolysosomin sulatettu sisältö eliminoituu tämän jälkeen eksosytoosiksi kutsutussa prosessissa.