Фаголизосомы являются клеточным отсеком , который является результат слияния фагосомы с лизосомой, в отсутствии аутофагии; хотя фагосома может также сливаться с эндосомой до слияния с лизосомой.
Фагосома представляет собой отсек, окруженный единой мембраной, которая образуется в результате фагоцитоза. Новообразованная фагосома претерпевает процесс, называемый созреванием, который включает ее слияние с лизосомами. В результате этого явления образуется зрелая фаголизосома, внутренняя часть которой кислая и высокогидролитическая.
Источник: GrahamColm в английской Википедии.
Клетки, специализирующиеся на фагоцитозе, такие как макрофаги и нейтрофилы, разрушают патогены, попавшие в клетку, и секретируют провоспалительные цитокины. Эти примеры подчеркивают важность фаголизосом.
характеристики
Фаголизосомы характеризуются следующим:
- У них кислый pH (около pH 5). Подобно лизосомам и эндосомам, pH регулируется с помощью комплекса протонной помпы АТФаза-V. Кислый pH создает неблагоприятную среду для патогенов, способствует дисмутации супероксида и является оптимальным pH для гидролитических ферментов.
PH в фаголизосомах определяли разными методами. Один из них заключается в использовании красителей, таких как акридиновый оранжевый, флуоресценция которого зависит от pH.
- Высокая гидролитическая активность ферментов, расщепляющих белки (катепсины), липиды и сахара (бета-галактозидаза). Например, в макрофагах лизоцим помогает разрушать пептидогликановую основу бактерий.
Один из методов определения активности ферментов состоит в маркировке частиц, которые будут фагоцитированы, субстратом, который изменяет их флуоресцентные свойства после катализа. Этот метод используется для измерения свободных радикалов кислорода (ROS).
- Взрыв активности супероксида. НАДФН-оксидаза участвует в образовании супероксидных радикалов (O 2 • - ), которые превращаются в пероксид водорода (H 2 O 2 ) супероксиддисмутазой.
Кроме того, супероксид соединяется с оксидом азота и образует пероксинитрит, обладающий антимикробной активностью.
биогенез
Клетки млекопитающих обладают большим количеством типов клеток, которые осуществляют фагоцитоз. Этот процесс начинается с взаимодействия лиганда на поверхности рецептора. Лиганд может быть бактерией или апоптотической клеткой. Рецептор, связанный с лигандом, интернализуется в форме везикулы, называемой фагосомой.
Интернализация требует, среди прочего, активации киназы и изменения метаболизма фосфолипидов. Однако фагосома не разрушает лиганд. Наделение фагосомой литической активности зависит от ее взаимодействия с лизосомами.
Экспериментальные данные показывают, что вновь образованные фагосомы, называемые ранними фагосомами, преимущественно взаимодействуют с эндосомами. Фагосомы экспрессируют сигналы, которые запускают и направляют их слияние с элементами эндоцитарного пути.
Доказательством этого является то, что ранние фагосомы содержат компоненты плазматической мембраны и типичные белки эндосом, такие как рецепторы трансферрина (TfRs), EEA1, Rab5, Rab 7.
Слияние ранних фагосом с лизомами может быть подтверждено их белковым составом. В этом случае фаголисомы содержат белки LAMP и катепсин D.
Регулирование созревания фагосом является сложным и зависит от белков обмена гуаниновых нуклеотидов (GEF), белков, которые гидролизуют GTP (GAP), среди других эффекторов.
Характеристики
Фагоциты, или клетки, вызывающие фагоцитоз, подразделяются на фагоциты с низкой (непрофессиональные), средней (парапрофессиональные) и высокой (профессиональные) фагоцитарной компетентностью. Нейтрофилы и макрофаги - профессиональные фагоциты иммунной системы.
Эти фагоциты отвечают за улавливание и уничтожение апоптотических клеток-хозяев, загрязняющих частиц и организмов с патогенным потенциалом.
Нейтрофилы и макрофаги убивают фагоцитированные микробы. Смерть микробов осуществляется посредством последовательности шагов, которые заключаются в следующем:
- Активация протеолитических ферментов, таких как эластаза. Последний фермент представляет собой сериновую протеазу, участвующую в гибели многих видов бактерий. Другой вовлеченный белок - катепсин G.
- Активация системы оксидазы фагоцитов - мультимерного фермента, обнаруженного в мембране фаголизосомы. Фагоцитарная оксидаза индуцируется и активируется стимулами, такими как IFN-гамма и сигналы TLR. Этот фермент снижает АФК, используя НАДФН в качестве субстрата донора электронов.
- Макрофаги производят оксид азота через индуцибельную синтазу оксида азота. Этот фермент катализирует превращение аргинина в цитруллин и оксид азота, который реагирует с супероксидом с образованием пероксинитрила - мощного яда, убивающего микробы.
болезни
Растет интерес к изучению генетических заболеваний, связанных с дефектами фагоцитоза. В дополнение к этому интересу были высказаны опасения по поводу устойчивости бактерий к антибиотикам, которые могут предотвратить гибель внутри фагоцитов.
Таким образом, изучение иммунной системы и ее взаимодействия с патогенными микробами позволит разработать новые противомикробные стратегии.
Хроническая гранулематозная болезнь
Хроническая гранулематозная болезнь (ХГБ) возникает из-за иммунодефицита, в результате которого пациенты часто страдают от инфекций, вызванных бактериями и грибками. Наиболее распространенными микробами являются золотистый стафилококк и виды родов Aspergillus, Klebsiella и Salmonella.
симптомы
Пациенты с ХГБ имеют воспалительное состояние, характеризующееся наличием гранулем, колита, неинфекционного артрита, остеомиелита и периректального доступа, среди других симптомов.
Воспаление вызвано недостаточностью аутофагической защиты от микробов. Следовательно, высвобождается IL-1beta, и регуляция Т-клеток плохая.
ХГБ возникает в результате дефицита фермента НАДФН-оксидазы в лейкоцитах. НАДФН-оксидаза состоит из пяти компонентов (gp91, p22, p47, p67 и p40). Наиболее распространена мутация в гене CYBB, который кодирует gp91.
Менее частая мутация встречается в гене NCF1, который кодирует p47, а самая редкая мутация встречается в гене NCF2, который кодирует p67.
лечение
Заболевание обычно лечится антибиотиками и противогрибковыми средствами. Лечение против грамотрицательных бактерий включает комбинацию цефтазидима и карбапена. В то время как грибы лечат пероральными триазолами, такими как итраконазол и позаконазол.
В безинфекционные периоды рекомендуется использование триметопин-сульфаметоксазола вместе с противогрибковыми средствами, такими как итраконазол.
Ссылки
- Аббас, А. К., Лихтман, А. Х. и Пиллаи, С. 2007. Клеточная и молекулярная иммунология. Сондерс Эльзевир, США.
- Кинчен, Дж. К. и Равичандран, К. С. 2008. Созревание фагосом: прохождение кислотного теста. Natural Review Molecular Cell Biology, 9: 781–795.
- Клионский, Д. Д., Эскелинен, Е. Л., Деретич, В. 2014. Аутофагосомы, фагосомы, аутолизосомы, фаголизосомы, аутофаголизосомы… Подождите, я в замешательстве. Аутофагия, 10: 549–551.
- Роос, Д. 2016. Хроническая гранулематозная болезнь. Британский медицинский бюллетень, 118: 53–66.
- Рассел, Д., Гленни, С., Мвандумба, Х., Хейдерман, Р. 2009. Макрофаги маршируют на своей фагосоме: динамические анализы функции фагосом. Natural Review Immunology, 9: 594–600.
Виейра, О. В., Ботельо, Р. Дж. Гринштейн, С. 2002. Созревание фагосом: изящное старение. Биохимический журнал, 366: 689-704.