Fagocytóza

• Schopnost buněk pohlcovat různé částice (mikroby, poškozené buňky apod.).
• Tento velmi starý děj (podobné je u améb pohlcování potravy) patří mezi mechanizmy nespecifické imunity.

Obecný základ

Buňky

Buňky primárně určené k fagocytóze označujeme pojmem profesionální fagocyty. Patří mezi ně neutrofily, eozinofily, monocyty → makrofágy. Tvoří základ buněčné nespecifické imunity a hrají ústřední roli v zánětlivé reakci.

• Neutrofily však neexprimují MHC II. třídy, nemohou tedy prezentovat antigen složkám specifické imunity a nepatří tedy mezi APC – antigen prezentujíci buňky. Mají však význam v obraně proti extracelulárním bakteriím.
• Makrofágy jsou specializované na „uklízení“ pozůstatků vlastních buněk zahynulých apoptózou. Uplatňují se tedy hlavně v obraně proti intracelulárním bakteriím.

Rychlostní rozdíl v zásahu je ten, že granulocyty konají hned a makrofágy až po aktivaci signály, například: (cytokiny T-lymfocytů, interferon-γ, TNF). Neutrofily žijí krátce (6–12 hod), makrofágy dlouho v různých stádiích – v oběhu nebo ve tkáních. Frakce cirkulujících neutrofilů odpovídá frakci neutrofilů adherovaných na stěnu cévní. Z celkového množství neutrofilů je asi jen 7% periferních a zbytek najdeme v kostní dřeni, kde mohou být postupně vyplavovány dle potřeby organismu. Poměr cirkulujících a dřeňových neutrofilů je 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 do tkáně (diapedéza = extravazace) → aktivní pohyb do místa poškození. Pohyb je řízen chemotakticky, látkami uvolňovanými v místě zánětu.

• 1. fáze: při extravazaci/diapedéze 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.

• hlavní 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 jsou na povrchu fagocytů příslušné receptory; stimulace receptorů způsobí chemotaxi a následně aktivaci fagocytózy. Fagocyty se ve tkáni aktivně pohybují směrem k místu zánětu (secernují hydrolytické enzymy → štěpí složky mezibuněčné hmoty). Tento posun nastává pomocí reverzibilních adhezivních interakcí – systém kontraktilních vláken (aktin, tubulin). Neutrofily, co splnily úkol, brzy hynou a pozůstatky jsou odstraňovány dalšími fagocytárními buňkami (makrofágy). Odumřelé neutrofily vytvoří hnis. Makrofágy fagocytózu několikrát opakují.

Rozpoznávací mechanismy fagocytů

Fagocyty rozpoznají struktury na povrchu mikroorganismu, ale ne na vlastních poškozených buňkách. Mezi tyto rozpoznávací struktury patří například: lipopolysacharidy, teichoové kyseliny (u všech G+ i G- bakterií), manany (u kvasinek).

• Tzv. neimunologická fagocytóza je 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 fragmenty komplementu působí jako opsoniny – označují částici jako cizorodou. Působí tak i lektin vázající manózu (MBL), fibronektin, fibrinogen, CRP, amyloid P,…,
• imunologická fagocytóza je 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 nejdříve kontaktuje malou částí svého povrchu cizorodou částici prostřednictvím svých receptorů. Postupně ji obchvacuje svými pseudopodiemi až je částice nakonec zcela obklopena povrchovou membránou fagocytu – uzavřena do nově vzniklé vakuoly = fagosom. Proces závisí na intracelulárním přeskupení kontraktilních proteinů. Fáze fagocytózy:

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

Likvidace pohlceného organismu

Během vytváření fagosomu a hlavně po ukončení jeho fúze s lyzosomy (azurofilní granula). Které 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,
• vzniká z něj dalšími reakcemi 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 <chemform>Cl-</chemform> (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) – účinný v pohlcování intracelulárních patogenů,
• NADPH – oxidázový systém účinný v ničení pohlcených extracelulárních patogenů,
• baktericidní látky se mohou někdy uvolňovat i do okolních tkání a poškozovat je.

Sekreční produkty fagocytů

Během fagocytózy neutrofil odumírá (vzniká hnis), přesto secernuje řadu cytokinů působících na ostatní buňky. Je producentem vazodilatačních látek, a tak napomáhá imunitnímu systému způsobením otoku, zarudnutím, zvýšením teploty, zlepšením 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, produkty metabolismu kyseliny arachidonové: prostaglandiny, prostacykliny, leukotrieny, tromboxany.
• Fagocyty důležitým zdrojem lokální produkce složek komplementu (C3).
• Eozinofily produkují IL-5, MIP-1α, TGF-α, TGF-β.

Odkazy

Související články

• Diapedéza
• 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.