ХЕМОТАКСИС: БАКТЕРІАЛЬНИЙ, У НЕЙТРОФІЛАХ, ПРИ ЗАПАЛЕННІ - БІОЛОГІЯ - 2025

Хемотаксису є механізм , з допомогою якого клітина переміщається у відповідь на хімічний подразник. Стимулом може бути будь-яка дифундуюча речовина, яку виявляють рецептори на поверхні клітини. Існує два основні типи хіміотаксису: позитивний та негативний.

Позитивний хемотаксис - це рух, який спрямований до джерела подразника, де концентрація більша. Зі свого боку, негативний хемотаксис - це рух, який відбувається в зворотному напрямку до хімічного подразника. У багатоклітинних організмах хемотаксис життєво необхідний для нормального розвитку та функціонування організму.

У хіміотаксисі бактерії та інші одноклітинні або багатоклітинні організми спрямовують свої рухи у відповідь на певні хімічні речовини, що знаходяться в їхньому середовищі (подразники).

Це важливий механізм в імунній системі для залучення Т-лімфоцитів до місць, де є інфекція. Цей процес може бути змінений під час метастазування.

Бактеріальний хемотаксис

Бактерії можуть рухатися за допомогою різних механізмів, найпоширенішим є рух їх джгутиків. Цей рух опосередковується хіміотаксисом, який служить для наближення їх до сприятливих речовин (хіміоатрактанти) та віддалення їх від токсичних (хіміорепеленти).

Бактерії, як і кишкова паличка, мають кілька джгутиків, які можуть обертатися двома способами:

- Направо. У цьому випадку кожен джгутик "веслає" в іншому напрямку, викликаючи перевертання бактерій.

- У бік ліворуч. У цьому випадку джгутики вирівнюються лише в одному напрямку, внаслідок чого бактерії плавають по прямій лінії.

Як правило, рух бактерії є результатом чергування цих двох фаз обертання. Хемотаксис націлює бактерії, регулюючи частоту і тривалість кожної з них.

Ця модуляція напрямку руху є результатом дуже точних змін напрямку обертання джгутиків. Механічно, отже, суть бактеріальної хемотаксиси полягає в контролі напрямку обертання джгутиків.

Нейтрофільний хемотаксис

Нейтрофіли - це тип клітин імунної системи, які мають важливе значення в захисті від інфекцій. Всередині організму нейтрофіли мігрують в місця, де є інфекція або травма тканин.

Міграція цих клітин опосередковується хемотаксисом, який виступає привабливою силою для визначення напрямку, в якому рухаються нейтрофіли. Цей процес активізується вивільненням спеціалізованих білків імунної системи, званих інтерлейкінами, на ділянках, де є пошкодження тканин.

З багатьох нейтрофілів, які циркулюють за межами кісткового мозку, половина знаходиться в тканинах, а половина - у судинах. Половина тих, що знаходяться в судинах, половина знаходиться в основному потоці крові, що швидко циркулює по всьому організму.

Решта нейтрофілів крові рухаються повільно, з їх характерним амебоїдним рухом по внутрішніх стінках судин. Після отримання хіміотактичного сигналу нейтрофіли швидко надходять у тканини для виконання своєї захисної функції.

Білкова дія

Хемотаксис у нейтрофілах опосередковується білками, вставленими в плазматичну мембрану, які функціонують як рецептори певних молекул імунної системи. Зв'язування рецепторів з їх цільовими молекулами змушує нейтрофілів мігрувати до місць зараження.

Під час хіміотаксису клітини рухаються у відповідь на хімічні сигнали. Дія нейтрофілів - лише один із прикладів того, як організм використовує хемотаксис для реакції на інфекцію.

Хемотаксис та запалення

Під час запалення білі кров’яні клітини (лейкоцити) прилипають до клітин всередині кровоносних судин, звідки вони мігрують через шар ендотеліальної клітини і переміщуються між тканинами до джерела запалення, де вони будуть виконувати свою функцію захист господаря.

Хемотаксис лейкоцитів вважається необхідним для міграції з крові до тканин, де є запалення. Ця запальна реакція викликається збудником інфекції або збудником алергії.

Запалення збільшує кровотік і проникність судин, внаслідок чого клітини і білки витікають з крові в тканини. Завдяки цій відповіді нейтрофіли першими реагують на запалення (крім клітин, які вже знаходяться в тканинах, таких як макрофаги та тучні клітини).

Хемотаксис і фагоцитоз

Під час інфекції хімічні сигнали притягують фагоцити до місць, де збудник вторгся в організм. Ці хімічні речовини можуть надходити від бактерій або інших фагоцитів, які вже є. Фагоцити стимулюються цими молекулами хіміоактанта і рухаються за допомогою хіміотаксису.

Фагоцити - це клас клітин, що включає макрофаги, нейтрофіли та еозинофіли, які здатні проковтнути (поглинати) та знищити мікроорганізми, відповідальні за індукцію запальної реакції.

Нейтрофіли першими накопичуються навколо інвазійних агентів і ініціюють процес фагоцитозу. Потім місцеві макрофаги - їх також називають професійними фагоцитами - а решта фагоцитів з крові мігрують у тканини і ініціюють фагоцитоз.

Фактори, які заважають

Важливо, що деякі види бактерій та їх продуктів можуть втручатися в процес хемотаксису, гальмуючи здатність фагоцитів подорожувати до місця зараження.

Наприклад, стрептококовий стрептолізин пригнічує нейтрофільний хемотаксис навіть у дуже низьких концентраціях. Також відомо, що клітини Mycobacterium tuberculosis інгібують міграцію лейкоцитів.

Хемотаксис в імунології

Хемотаксис - це фундаментальний процес для імунної системи, оскільки він координує напрямок рухів клітин, важливих для захисту організму. Завдяки цьому механізму нейтрофіли можуть переходити в місця, де є інфекція або травма.

Поряд із запальною реакцією, хіміотаксис є важливим для міграції інших фагоцитів, необхідних для виведення токсинів, патогенів та клітинних уламків. Це частина вродженого імунного захисту.

Список літератури

1. Адлер, Дж. (1975). Хемотаксис у бактерій. Щорічний огляд біохімії, 44 (1), 341–356.
2. Беккер, Е. (1983). Хемотаксичні фактори запалення, (травень), 223–225.
3. Delves, P .; Martin, S .; Бертон, Д .; Ройт, І. (2006). Основна імунологія Ройтта (11-е видання). Мальден, Массачусетс: Блеквелл.
4. Генріх, В., & Лі, C.-Y. (2011 р.). Розмита лінія між хемотаксичною погоною та фагоцитарним споживанням: імунофізична одноклітинна перспектива. Journal of Cell Science, 124 (18), 3041–3051.
5. Мерфі, К. (2011). Імунобіологія Джейнвей (8-е видання). Гарленд Наука.
6. Nuzzi, PA, Lokuta, MA, Huttenlocher, A. (2007). Аналіз хемотаксису нейтрофілів. Методи молекулярної біології, 370, 23–36.
7. Рот, А. (1992). Роль хемотаксису лейкоцитів у запаленні. Біохімія запалення, 271-304.
8. Ян, К., Ву, Дж., Чжу, Л., Лю, Ю., Чжан, М., І Лін, Ф. (2017). Всебічний метод для швидкого аналізу нейтрофільного хемотаксису безпосередньо з краплі крові. Канадські інститути досліджень охорони здоров'я.