Fagocytóza

Tento velmi starý děj (podobné je u améb pohlcování potravy) patřící mezi mechanizmy nespecifické imunity

Obecný základ

buňky

• profesionální fagocyty: neutrofily, eozinofily, monocyty → makrofágy
• základní buňky nespecifické imunity, ústřední buňky zánětlivé reakce
• neutrofily: neexprimují MHC II. třídy, tzn. nejsou APC; význam v obraně proti extracelulárním bakteriím
• makrofágy: fagocytují pozůstatky vlastních buněk zahynulých apoptózou; význam v obraně proti intracelulárním bakteriím
• granulocyty konají hned, makrofágy až po aktivaci signály (cytokiny T-lymfocytů, interferon-γ, TNF)
• neutrofily žijí krátce (6-12 hod), makrofágy dlouho v různých stádiích
• neutrofily a monocyty v krevním oběhu
• frakce cirkulujících neutrofilů odpovídá frakci neutrofilů adherovaných na stěnu cévní
• 7% periferních neutrofilů, 93% v kostní dřeni (průběžně vyplavovány)
• poměr cirkulujících a dřeňových měněn vlivem zánětlivých cytokinů a bakteriálních produktů

mechanismus průchodu do poškozené tkáně

Fagocyt se zachytí na povrchu endotelových buněk zanícených tkání díky adhezivním molekulám, které jsou exprimovány pod vlivem zánětlivých cytokinů → prostoupí (diapedéza = extravazace) → v tkáni pohyb aktivně do místa poškození

• pohyb řízen chemotakticky látkami uvolňovanými v místě zánětu

• 1. fáze: při extravazaci se uplatňují interakce mezi adhezivními proteiny endotelií (selektiny) a sacharidovými strukturami na povrchu neutrofilů = rolling; reverzibilní adhezivní interakce; zpomaluje pohyb neutrofilů
• 2. fáze: vazba povrchových adhezivních molekul neutrofilů (leukocytární integriny) na povrchový glykoprotein endotelových buněk (ICAM-1, CD54); monocyty a eozinofily přilnou na endotelie (VCAM-1) prostřednictvím β1-integrinů
• 3. fáze: po pevném zachycení se fagocyty protáhnou mezi endotelovými buňkami, opustí cévu → do tkáně

chemotaktické faktory

Fagocyty směrují do místa zánětu podle chemotaktického gradientu

• hl.chemotaktické látky pro neutrofily: cytokin (chemokin), interleukin-8 (IL-8)
• pro monocyty, eozinofily: MIP-1α, MIP-1β, MCP-1, RANTES
• společné: C3a, C5a, leukotrien B4 (LTB 4), PAF, fMLP (formylmetionylleucinfenylalanin; peptid z bakteriálních proteinů)
• pro všechny tyto látky na povrchu fagocytů příslušné receptory; stimulace receptorů → chemotaxe, aktivace fagocytózy
• fagocyty se ve tkáni aktivně pohybují k místu zánětu (secernují hydrolytické enzymy → štěpí složky mezibuněčné hmoty)
• posun pomocí reverzibilních adhezivních interakcí
• systém kontraktilních vláken (aktin, tubulin)

• neutrofily, co splnily úkol, brzy hynou; pozůstatky odstraňovány dalšími fagocytárními buňkami (makrofágy)
• odumřelé neutrofily = hnis
• makrofágy fagocytózu několikrát opakují

Rozpoznávací mechanismy fagocytů

• fagocyty rozpoznají struktury na povrchu mikroorganismu, ale ne na vlastních poškozených buňkách
• lipopolysacharidy, teichoové kyseliny (u všech G+ i G- bakterií), manany (u kvasinek)
• neimunologická fagocytóza: interakce mezi povrchovými lektiny (proteiny vážící sacharidy) fagocytů a sacharidy (v mikrobiálních glykoproteinech a polysacharidech)
• manózový receptor: rozeznává D-manózu; galaktózový receptor: rozeznává galaktosylové zbytky na povrchu senescentních erytrocytů
• bakteriální lipopolysacharidy váže CD14 i jiné
• scavengerové receptory: rozeznávají polyanionické struktury (kys. teichoové, negativně nabité fosfolipidy na apoptotických buňkách)
• opsonizace: spolupůsobení protilátek, komplementu, sérových proteinů
• Fc-receptory: protilátky navázané na mikroorganismus rozeznány
• na povrchu mikroorganismů dochází taky k aktivaci komplementu → usazování fragmentů komplementových proteinů (zejména C3); rozeznávány komplement. receptory
• protilátky a komplement. fragmenty působí jako opsoniny: označují částici jako cizorodou; působí tak i lektin vázající manózu (MBL), fibronektin, fibrinogen, CRP, amyloid P
• imunologická fagocytóza: indukována pomocí Fc-receptorů a komplementových receptorů
• proteiny akutní fáze produkovány játry; vlivem zánětlivých cytokinů: MBL, fibronektin, fibrinogen, CRP, sérový amyloid P

Proces fagocytózy

• fagocyt nejdřív kontaktuje malou částí svého povrchu cizorodou částici prostřednictvím svých receptorů; postupně ji obchvacuje svými pseudopodiemi; částice nakonec zcela obklopena povrchovou membránou fagocytu; uzavřena do nově vzniklé vakuoly = fagosom
• závislé na intracelulárním přeskupení kontraktilních proteinů

1. aktivní pohyb fagocytů
2. adherence
3. ingesce (pohlcení)
4. intracelulární degradace (závěrečná fáze)

Likvidace pohlceného organismu

• během vytváření fagosomu a hlavně po jeho ukončení fúze s lyzosomy (azurofilní granula): obsahují hodně baktericidních látek (defensiny), hydrolytických enzymů (kathepsiny, lyzozym) v pH 4-5
• napadají a ničí pohlcené mikroorganismy = baktericidní systémy nezávislé na <chemform>O2</chemform>
• interakce Fc-receptorů, komplementových receptorů + opsonizované částice → rychlá aktivace NADPH-oxidázy → katalyzuje reakci NADPH + <chemform>O2</chemform> → NADP+ + superoxidový radikál
• z něj dalšími reakcemi vzniká singletový kyslík, peroxid vodíku, hydroxylový radikál = reaktivní kyslíkové intermediáty (ROI) → velmi reaktivní, oxidační; narušují strukturu mikroorganismu, ničí aktivitu enzymů, poškozují DNA
• <chemform>H2O2</chemform> reaguje s Cl- (katalyzováno myeloperoxidázou) → baktericidní chlornanové anionty
• respirační (oxidační) vzplanutí: děje zahájeny aktivací NADPH-oxidázy; výrazná spotřeba kyslíku
• NO: mikrobicidní prostředek fagocytů; NO-syntáza; aktivace NO-syntázy v makrofázích vlivem cytokinů z TH1 (IFN-γ, TNF)
• NADPH–oxidázový systém účinný v ničení pohlcených extracelulárních patogenů
• NO účinný v pohlcování intracelulárních patogenů
• baktericidní látky se mohou někdy uvolňovat i do okolních tkání a poškozovat je

Sekreční produkty fagocytů

• regulační funkce fagocytů
• během fagocytózy neutrofil odumírá (hnis), přesto secernuje řadu cytokinů působících na ostatní buňky; je producentem vazodilatačních látek, a tak napomáhá imunitnímu systému, protože způsobí otok, zarudnutí, zvýšení teploty, zlepšení prokrvení tkáně
• monocyty/makrofágy produkují cytokiny: IL-1α, IL-1β, IL-3, TNF, IL-6, IL-8, IL-12, GM-CSF
• neutrofily produkují méně cytokinů, ale je jich více v místě zánětu
• zprostředkují systémovou odpověď na zánět (IL-1, IL-6, TNF)
• amplifikují zánětlivou reakci (IL-8)
• regulují hematopoezu: IL-3, GM-CSF
• regulují diferenciaci T-lymfocytů: IL-12
• fagocyty důležitým zdrojem lokální produkce složek komplementu (C3)
• eozinofily produkují IL-5, MIP-1α, TGF-α, TGF-β
• produkty metabolismu kyseliny arachidonové: prostaglandiny, prostacykliny, leukotrieny, tromboxany

Odkazy

Související články

• Makrofágy
• Neutrofilní granulocyty
• Nespecifická imunita

Použitá literatura

HOŘEJŠÍ, Václav a Jiřina BARTŮŇKOVÁ. Základy imunologie. 3. vydání. Praha : Triton, 2008. 280 s. ISBN 80-7254-686-4.