ФАГОЛІЗОСОМА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФОРМУВАННЯ ТА ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025

Фаголізосоми є клітинним відсіком , який є результат злиття фагосоми з лизосомой, у відсутності аутофагії; хоча фагосома також може зростати з ендосомою до злиття з лізосомою.

Фагосома - це відділення, оточене єдиною мембраною, яка утворюється внаслідок фагоцитозу. Новоутворена фагосома зазнає процес дозрівання, який передбачає злиття її з лізосомами. Це явище продукує зрілу фаголізосому, внутрішність якої кисла і високо гідролітична.

Джерело: GrahamColm в англійській Вікіпедії

Клітини, що спеціалізуються на фагоцитозі, такі як макрофаги та нейтрофіли, руйнують патогени, що потрапили в клітину, і виділяють прозапальні цитокіни. Ці приклади підкреслюють важливість фаголізосом.

характеристики

Фаголізосоми характеризуються наступним:

- Вони мають рН кислоти (близько рН 5). Аналогічно лізосомам та ендосомам, рН регулюється за допомогою комплексу протонових насосів ATPase-V. Кислий рН створює негостинне середовище для патогенів, сприятливий для демутації супероксиду та є оптимальним pH для гідролітичних ферментів.

РН у фаголізосомах визначався різними методами. Одна з них полягає у використанні барвників, таких як акридин оранжевий, флуоресценція якого залежить від рН.

- Висока гідролітична активність ферментів, які руйнують білки (катепсини), ліпіди та цукру (бета-галактозидаза). Наприклад, у макрофагах лізоцим допомагає деградувати пептидогліканову основу бактерій.

Один спосіб виявлення активності ферменту складається з мічення частинок, які будуть фагоцитозуватись, із субстратом, який змінює свої флуоресцентні властивості після каталізу. Цей метод використовується для вимірювання вільних радикалів кисню (ROS).

- Вибух активності супероксиду. NADPH оксидаза бере участь в утворенні супероксидних радикалів (O ₂ ^{• -} ), які перетворюються в перекис водню (H ₂ O ₂ ) супероксиддисмутазою.

Також супероксид поєднується з оксидом азоту і утворює пероксинітрит, який має протимікробну активність.

Біогенез

Клітини ссавців мають велику кількість типів клітин, які виконують фагоцитоз. Цей процес починається з взаємодії ліганду на поверхні рецептора. Ліганд може бути бактерією або апоптотичною клітиною. Рецептор, пов'язаний з лігандом, інтерналізується у вигляді везикули, званої фагосомою.

Інтерналізація вимагає активації кінази, а також зміни фосфоліпідного обміну, серед інших подій. Однак фагосома не погіршує ліганд. Надання літичної активності фагосомі залежить від її взаємодії з лізосомами.

Експериментальні дані свідчать про те, що новостворені фагосоми, що називаються ранніми фагосомами, переважно взаємодіють з ендосомами. Фагосоми виражають сигнали, які запускають та направляють їх злиття до елементів ендоцитарного шляху.

Підтвердженням цього є те, що ранні фагосоми містять компоненти плазматичної мембрани та типові білки ендосом, такі як рецептори трансферину (TfRs), EEA1, Rab5, Rab 7.

Злиття ранніх фагосом з лізомами можна підтвердити їх білковим складом. У цьому випадку фаголісоми мають білки LAMP та катепсину D.

Регуляція дозрівання фагосоми є складною і залежить від білків обміну нуклеотидів гуаніну (GEF), білків гідролізуючих GTP (GTP) серед інших ефекторів.

Особливості

Фагоцити або клітини, що виробляють фагоцитоз, класифікуються як фагоцити низької (непрофесійної), середньої (парапрофесійної) та високої (професійної) фагоцитарної компетентності. Нейтрофіли та макрофаги - професійні фагоцити імунної системи.

Ці фагоцити відповідають за захоплення та знищення апоптотичних клітин-господарів, забруднення частинок та організмів з патогенним потенціалом.

Нейтрофіли та макрофаги вбивають фагоцитозні мікроби. Загибель мікробів здійснюється шляхом послідовності етапів, які є наступними:

- Активація протеолітичних ферментів, таких як еластаза. Цей останній фермент є сериновою протеазою, що бере участь у загибелі багатьох видів бактерій. Ще один белок, що бере участь, - це катепсин G.

- Активація системи оксидази фагоцитів, яка є мультимерним ферментом, який знаходиться в мембрані фаголізосоми. Фагоцитаксидаза індукується та активується подразниками, такими як IFN-гамма та TLR сигнали. Цей фермент знижує ROS, використовуючи NADPH як субстрат донора електронів.

- Макрофаги виробляють оксид азоту через індуковану синтазу оксиду азоту. Цей фермент каталізує перетворення аргініну в цитрулін та оксид азоту, який реагує з супероксидом з утворенням пероксинітрилу, потужної отрути, яка вбиває мікроби.

Хвороби

Зростає інтерес до вивчення генетичних захворювань, пов'язаних з дефектами фагоцитозу. На додаток до цього інтересу викликали побоювання щодо антибіотикорезистентності бактерій, які мають способи запобігання смерті всередині фагоцитів.

Тому вивчення імунної системи та її взаємодії з патогенними мікробами дозволить розробити нові антимікробні стратегії.

Хронічна гранулематозна хвороба

Хронічна гранулематозна хвороба (ХГЗ) обумовлена ​​імунодефіцитом, який змушує пацієнтів часто страждати від інфекцій, викликаних бактеріями та грибками. Найбільш поширені мікроби - золотистий стафілокок та види родів Aspergillus, Klebsiella, Salmonella.

Симптоми

Пацієнти з ХГН мають запальний стан, який характеризується наявністю гранульоми, коліту, неінфекційного артриту, остеомієліту та периректального доступу, серед інших симптомів.

Запалення викликається дефіцитом аутофагічного захисту від мікробів. Отже, IL-1бета вивільняється, а регуляція Т-клітин погана.

ХГД виникає внаслідок дефіциту ферменту NADPH оксидази в лейкоцитах. NADPH оксидаза має п'ять компонентів (gp91, p22, p47, p67 та p40). Найбільш поширена мутація в гені CYBB, який кодує gp91.

Менш часті мутації трапляються в гені NCF1, який кодує p47, а найрідкісніша мутація відбувається в гені NCF2, який кодує p67.

Лікування

Захворювання зазвичай лікують антибіотиками та протигрибковими препаратами. Лікування проти грамнегативних бактерій включає комбінацію цефтазидиму та карбапену. У той час як гриби лікуються пероральними триазолами, такими як ітраконазол і позаконазол.

У періоди без зараження рекомендується використовувати триметопін-сульфаметоксазол разом із протигрибковим засобом, таким як ітраконазол.

Список літератури

1. Аббас, А.К., Ліхтман, А.Г. та Піллай, С. 2007. Клітинна та молекулярна імунологія. Сондерс Ельзев'є, США.
2. Kinchen, JK & Ravichandran, KS 2008. Дозрівання фагосоми: проходження кислотного випробування. Природний огляд молекулярної клітинної біології, 9: 781–795.
3. Кліонський, DJ, Eskelinen, EL, Deretic, V. 2014. Автофагосоми, фагосоми, автолізосоми, фаголізосоми, автофаголізосоми … Зачекайте, я розгублений. Автофагія, 10: 549–551.
4. Роос, Д. 2016. Хронічна гранулематозна хвороба. Британський медичний вісник, 118: 53–66.
5. Russell, D., Glennie, S., Mwandumba, H., Heyderman, R. 2009. Макрофаг рухається за своєю фагосомою: динамічні аналізи функції фагосоми. Натуральна оглядова імунологія, 9: 594–600.

Віейра, О.В., Ботелхо, Р.Й. Грінштейн, С. 2002. Дозрівання фагосоми: витончене старіння. Журнал біохіметрії, 366: 689-704.