ХЕМОТАКСИС: БАКТЕРИАЛЬНЫЙ, НЕЙТРОФИЛОВ, ВОСПАЛЕНИЯ - БИОЛОГИЯ - 2025

Хемотаксиса представляет собой механизм , с помощью которого клетка перемещается в ответ на химический раздражитель. Стимул может представлять собой любое диффундирующее вещество, которое обнаруживается рецепторами на поверхности клетки. Существует два основных типа хемотаксиса: положительный и отрицательный.

Положительный хемотаксис - это движение, направленное к источнику стимула, концентрация которого выше. В свою очередь, отрицательный хемотаксис заключается в том, что движение происходит в направлении, противоположном химическому стимулу. У многоклеточных организмов хемотаксис жизненно важен для нормального развития и функционирования организма.

При хемотаксисе бактерии и другие одноклеточные или многоклеточные организмы направляют свои движения в ответ на определенные химические вещества в окружающей их среде (стимулы).

Это важный механизм иммунной системы для привлечения Т-лимфоцитов в места, где есть инфекция. Этот процесс можно изменить во время метастазирования.

Бактериальный хемотаксис

Бактерии могут перемещаться с помощью множества механизмов, наиболее распространенным из которых является движение их жгутиков. Это движение опосредуется хемотаксисом, который приближает их к благоприятным веществам (хемоаттрактантам) и уводит от токсичных (химиорепелленты).

Бактерии, такие как Escherichia coli, имеют несколько жгутиков, которые могут вращаться двумя способами:

- Направо. В этом случае каждый жгутик движется в разных направлениях, заставляя бактерии переворачиваться.

- Влево. В этом случае жгутики расположены только в одном направлении, в результате чего бактерии плавают по прямой линии.

Обычно движение бактерии является результатом чередования этих двух фаз вращения. Хемотаксис нацелен на бактерии, регулируя частоту и продолжительность каждого из них.

Эта модуляция направления движения является результатом очень точных изменений направления вращения жгутиков. Таким образом, механически сущность бактериального хемотаксиса состоит в том, чтобы контролировать направление вращения жгутиков.

Хемотаксис нейтрофилов

Нейтрофилы - это тип клеток иммунной системы, которые необходимы для защиты от инфекций. Внутри организма нейтрофилы мигрируют в места, где есть инфекция или повреждение тканей.

Миграция этих клеток опосредуется хемотаксисом, который действует как сила притяжения, определяющая направление движения нейтрофилов. Этот процесс активируется высвобождением специализированных белков иммунной системы, называемых интерлейкинами, в местах повреждения тканей.

Из множества нейтрофилов, циркулирующих вне костного мозга, половина находится в тканях, а половина - в кровеносных сосудах. Из тех, что обнаружены в кровеносных сосудах, половина находится в основном потоке крови, быстро циркулирующей по телу.

Остальные нейтрофилы крови медленно перемещаются по внутренним стенкам кровеносных сосудов с характерным для них амебоидным движением. Получив хемотаксический сигнал, нейтрофилы быстро проникают в ткани для выполнения своей защитной функции.

Белковое действие

Хемотаксис в нейтрофилах опосредуется белками, встроенными в плазматическую мембрану, которые действуют как рецепторы для определенных молекул иммунной системы. Связывание рецепторов с их молекулами-мишенями вызывает миграцию нейтрофилов к участкам инфекции.

Во время хемотаксиса клетки движутся в ответ на химические сигналы. Действие нейтрофилов - лишь один пример того, как организм использует хемотаксис для ответа на инфекцию.

Хемотаксис и воспаление

Во время воспаления белые кровяные клетки (лейкоциты) прикрепляются к клеткам внутри кровеносных сосудов, откуда они мигрируют через слой эндотелиальных клеток и перемещаются между тканями к источнику воспаления, где они будут выполнять свою функцию защита хозяина.

Хемотаксис лейкоцитов считается важным для миграции из крови в ткани, где есть воспаление. Этот воспалительный ответ вызывается инфекционным агентом или веществом, вызывающим аллергию.

Воспаление увеличивает кровоток и проницаемость кровеносных сосудов, заставляя клетки и белки уходить из крови в ткани. Из-за этой реакции нейтрофилы первыми реагируют на воспаление (в дополнение к клеткам, уже находящимся в тканях, таким как макрофаги и тучные клетки).

Хемотаксис и фагоцитоз

Во время инфекции химические сигналы привлекают фагоциты в места, где патоген проник в организм. Эти химические вещества могут поступать из бактерий или других уже имеющихся фагоцитов. Фагоциты стимулируются этими молекулами хемоаттрактанта и перемещаются за счет хемотаксиса.

Фагоциты - это класс клеток, который включает макрофаги, нейтрофилы и эозинофилы, которые способны поглощать (поглощать) и уничтожать микроорганизмы, ответственные за индукцию воспалительной реакции.

Нейтрофилы первыми накапливаются вокруг инвазивных агентов и запускают процесс фагоцитоза. Затем местные макрофаги, также называемые профессиональными фагоцитами, и остальные фагоциты из крови мигрируют в ткань и инициируют фагоцитоз.

Факторы, которые мешают

Важно отметить, что некоторые виды бактерий и их продукты могут вмешиваться в процесс хемотаксиса, подавляя способность фагоцитов перемещаться к месту инфекции.

Например, стрептококковый стрептолизин подавляет хемотаксис нейтрофилов даже при очень низких концентрациях. Также известно, что клетки Mycobacterium tuberculosis ингибируют миграцию лейкоцитов.

Хемотаксис в иммунологии

Хемотаксис - это фундаментальный процесс для иммунной системы, поскольку он координирует направление движений клеток, важных для защиты организма. Благодаря этому механизму нейтрофилы могут попасть в места, где есть инфекция или травма.

Наряду с воспалительной реакцией, хемотаксис важен для миграции других фагоцитов, которые необходимы для устранения токсинов, патогенов и клеточного мусора. Это часть врожденной иммунной защиты.

Ссылки

1. Адлер, Дж. (1975). Хемотаксис бактерий. Ежегодный обзор биохимии, 44 (1), 341–356.
2. Беккер, Э. (1983). Хемотаксические факторы воспаления, (май), 223–225.
3. Delves, P .; Мартин, S .; Бертон, Д.; Ройт, И. (2006). Essential Immunology Ройта (11-е изд.). Мальден, Массачусетс: издательство Blackwell Publishing.
4. Генрих В. и Ли К.-Й. (2011). Размытая грань между хемотаксической погоней и потреблением фагоцитов: иммунофизическая перспектива отдельных клеток. Journal of Cell Science, 124 (18), 3041–3051.
5. Мерфи, К. (2011). Иммунобиология Джейнвей (8-е изд.). Наука о гирляндах.
6. Нуцци, PA, Lokuta, MA, & Huttenlocher, A. (2007). Анализ хемотаксиса нейтрофилов. Методы молекулярной биологии, 370, 23–36.
7. Рот, А. (1992). Роль хемотаксиса лейкоцитов в воспалении. Биохимия воспаления, 271-304.
8. Ян, К., Ву, Дж., Чжу, Л., Лю, Ю., Чжан, М., и Лин, Ф. (2017). Метод «все на чипе» для быстрого анализа хемотаксиса нейтрофилов непосредственно из капли крови. Канадские институты медицинских исследований.