ФАГОЛИЗОЗОМ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФОРМИРАНЕ И ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В фаголизозомата е клетъчно отделение, което е резултат от сливането на фагозоми с лизозом, в отсъствието на автофагия; въпреки че фагозомата също може да се слее с ендозома преди сливането с лизозомата.

Фагосомата е отделение, заобиколено от единична мембрана, която се образува в резултат на фагоцитоза. Новообразуваната фагосома претърпява процес, наречен узряване, който включва нейното сливане с лизозоми. Това явление произвежда зрял фаголизозом, чиято вътрешност е кисела и силно хидролитична.

Източник: GrahamColm в английската Wikipedia

Клетките, специализирани в фагоцитоза, като макрофаги и неутрофили, унищожават патогени, навлезли в клетката и отделят провъзпалителни цитокини. Тези примери подчертават значението на фаголизозомите.

характеристики

Фаголизозомите се характеризират със следното:

- Те имат киселинно рН (около pH 5). Подобно на лизозомите и ендозомите, рН се регулира чрез комплекса на протонна помпа ATPase-V. Киселинното pH създава негостоприемна среда за патогени, благоприятства супероксидната дисмутация и е оптималното pH за хидролитичните ензими.

РН във фаголизозомите се определя по различни методи. Една от тях се състои в използване на оцветители като акридин оранжево, чиято флуоресценция зависи от pH.

- Висока хидролитична активност на ензимите, които разграждат протеините (катепсините), липидите и захарите (бета-галактозидаза). Например, в макрофагите лизозимът помага за разграждането на пептидогликановата основа на бактериите.

Един метод за откриване на ензимна активност се състои в маркиране на частици, които ще бъдат фагоцитирани, със субстрат, който променя флуоресцентните си свойства след катализа. Този метод се използва за измерване на свободни кислородни радикали (ROS).

- експлозия на активността на супероксида. NADPH оксидаза участва в образуването на супероксидни радикали (O ₂ ^{• -}), които се превръщат във водороден пероксид (H ₂ O ₂) чрез супероксид дисмутаза.

Също така, супероксидът се комбинира с азотен оксид и образува пероксинитрит, който има антимикробна активност.

Биогенезата

Клетките на бозайници притежават голям брой клетъчни типове, които извършват фагоцитоза. Този процес започва с взаимодействието на лиганда върху повърхността на рецептора. Лигандът може да бъде бактерия или апоптотична клетка. Рецепторът, свързан към лиганда, се интернализира под формата на везикул, наречен фагосома.

Интернализацията изисква активиране на киназа и изменение на фосфолипидния метаболизъм, наред с други събития. Фагозомата обаче не разгражда лиганда. Предоставянето на литичната активност на фагосомата зависи от нейното взаимодействие с лизозомите.

Експерименталните доказателства показват, че новообразуваните фагозоми, наречени ранни фагозоми, за предпочитане взаимодействат с ендозомите. Фагозомите изразяват сигнали, които задействат и насочват тяхното сливане към елементи от ендоцитния път.

Доказателство за това е, че ранните фагосоми съдържат компоненти на плазмената мембрана и типични протеини на ендозоми, като трансферинови рецептори (TfRs), EEA1, Rab5, Rab 7.

Сливането на ранните фагосоми с лизоми може да бъде потвърдено от техния протеинов състав. В този случай фаголизомите имат протеини LAMP и катепсин D.

Регулирането на узряването на фагосоми е сложно и зависи от протеините за обмен на гуанин нуклеотиди (GEF), протеините, които хидролизират GTP (GAP), сред другите ефектори.

Характеристика

Фагоцитите или клетките, които правят фагоцитоза, се класифицират като фагоцити с ниска (непрофесионална), средна (парапрофесионална) и висока (професионална) фагоцитна компетентност. Неутрофилите и макрофагите са професионални фагоцити на имунната система.

Тези фагоцити са отговорни за улавяне и унищожаване на апоптотични клетки-гостоприемници, замърсяване на частици и организми с патогенен потенциал.

Неутрофилите и макрофагите убиват фагоцитираните микроби. Смъртта на микробите се извършва чрез последователност от стъпки, които са следните:

- Активиране на протеолитични ензими, като еластаза. Този последен ензим е серинова протеаза, участваща в смъртта на много видове бактерии. Друг участващ протеин е катепсин G.

- Активиране на системата фагоцитна оксидаза, която е мултимерен ензим, намиращ се в мембраната на фаголизозомите. Фагоцит оксидазата се индуцира и активира от стимули, като IFN-гама и TLR сигнали. Този ензим намалява ROS, използвайки NADPH като субстрат на донора на електрон.

- Макрофагите произвеждат азотен оксид чрез индуцируема синтаза на азотен оксид. Този ензим катализира превръщането на аргинин в цитрулин и азотен оксид, който реагира със супероксид и образува пероксинитрил, мощна отрова, която убива микробите.

заболявания

Нараства интересът към изучаване на генетични заболявания, свързани с дефекти във фагоцитозата. В допълнение към този интерес бяха изразени опасения относно антибиотичната резистентност при бактерии, които имат начини да предотвратят смъртта в рамките на фагоцитите.

Следователно, изучаването на имунната система и нейното взаимодействие с патогенни микроби ще позволи разработването на нови антимикробни стратегии.

Хронична грануломатозна болест

Хроничната грануломатозна болест (CGD) се дължи на имунодефицит, който кара пациентите често да страдат от инфекции, причинени от бактерии и гъбички. Най-често срещаните микроби са Staphylococcus aureus и видове от родовете Aspergillus, Klebsiella и Salmonella.

Симптоми

Пациентите с ХГБ имат възпалително състояние, характеризиращо се с наличието на грануломи, колит, неинфекциозен артрит, остеомиелит и периректален достъп, сред другите симптоми.

Възпалението се причинява от недостиг на автофагична защита срещу микроби. Следователно IL-1бета се освобождава и Т-клетъчната регулация е лоша.

CGD възниква в резултат на дефицита на ензима NADPH оксидаза в левкоцитите. NADPH оксидаза има пет компонента (gp91, p22, p47, p67 и p40). Най-честата мутация е в гена на CYBB, който кодира gp91.

По-рядко възниква мутация в гена NCF1, който кодира p47, а най-рядката мутация се проявява в гена NCF2, който кодира p67.

лечение

Заболяването обикновено се лекува с антибиотици и противогъбични средства. Лечението срещу грам-отрицателни бактерии включва комбинация от цефтазидим и карбапен. Докато гъбичките се лекуват с перорални триазоли, като итраконазол и позаконазол.

По време на периоди без инфекция се препоръчва употребата на триметопин-сулфаметоксазол заедно с противогъбично средство, като итраконазол.

Препратки

1. Abbas, AK, Lichtman, AH и Pillai, S. 2007. Клетъчна и молекулярна имунология. Saunders Elsevier, САЩ.
2. Kinchen, JK & Ravichandran, KS 2008. Съзряване на фагосома: преминаване през киселинен тест. Natural Review Molecular Cell Biology, 9: 781–795.
3. Klionsky, DJ, Eskelinen, EL, Deretic, V. 2014. Автофагосоми, фагозоми, автолизозоми, фаголизозоми, автофаголизозоми… Чакай, объркан съм. Автофагия, 10: 549–551.
4. Roos, D. 2016. Хронична грануломатозна болест. Британски медицински бюлетин, 118: 53–66.
5. Russell, D., Glennie, S., Mwandumba, H., Heyderman, R. 2009. Макрофагът върви по своята фагосома: динамични анализи на функцията на фагосома. Естествена имунология на рецензията, 9: 594–600.

Vieira, OV, Botelho, RJ Grinstein, S. 2002. Узряване на фагосома: стареене грациозно. Biochemestry Journal, 366: 689-704.