ХЕМОТАКСИС: БАКТЕРИАЛЕН, В НЕУТРОФИЛИ, ПРИ ВЪЗПАЛЕНИЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

На хемотаксиса е механизъм, чрез който клетките се движат в отговор на химичен стимул. Стимулът може да бъде всяко дифузно вещество, което се открива от рецепторите на повърхността на клетката. Има два основни типа хемотаксис: положителен и отрицателен.

Положителната хемотаксис е тази, при която движението е насочено към източника на стимула, където концентрацията е по-голяма. От своя страна, негативният хемотаксис е, при който движението протича в обратна посока на химическия стимул. При многоклетъчните организми хемотаксисът е жизненоважен за нормалното развитие и функциониране на тялото.

При хемотаксиса бактериите и други едноклетъчни или многоклетъчни организми насочват своите движения в отговор на определени химикали в средата им (стимули).

Важен механизъм в имунната система за привличане на Т-лимфоцитите до места, където има инфекция. Този процес може да бъде променен по време на метастази.

Бактериална хемотаксис

Бактериите могат да се движат чрез различни механизми, като най-често това е движението на техните жлези. Това движение се медиира от хемотаксис, който служи за приближаването им до благоприятни вещества (химиоатрактанти) и отдалечаването им от токсични (химио-репеланти).

Бактериите, подобно на ешерихия коли, имат няколко жълтици, които могат да се въртят по два начина:

- Надясно. В този случай всеки флагел "гребла" в различна посока, причинявайки бактериите да се преобърнат.

- На ляво. В този случай жгутиците са подравнени само в една посока, което кара бактериите да плуват по права линия.

По принцип движението на бактерия е резултат от редуване на тези две фази на въртене. Хемотаксисът е насочен към бактериите чрез регулиране на честотата и продължителността на всяка от тях.

Тази модулация на посоката на движение е резултат от много прецизни промени в посоката на въртене на жгутиците. Следователно механично, същността на бактериалната хемотаксис е да се контролира посоката на въртене на жлебовете.

Неутрофилна хемотаксиса

Неутрофилите са вид клетки на имунната система, които са от съществено значение за защитата срещу инфекции. В рамките на тялото неутрофилите мигрират до места, където има инфекция или нараняване на тъканите.

Миграцията на тези клетки се медиира от хемотаксис, който действа като силата на привличане, за да определи посоката, в която се движат неутрофилите. Този процес се активира чрез отделяне на специализирани протеини на имунната система, наречени интерлевкини, на места, където има увреждане на тъканите.

От многото неутрофили, които циркулират извън костния мозък, половината е в тъканите, а половината - в кръвоносните съдове. От тези, които се намират в кръвоносните съдове, половината са в основния поток кръв, бързо циркулиращ в тялото.

Останалата част от кръвните неутрофили се движат бавно, с характерното им амебоидно движение, по вътрешните стени на кръвоносните съдове. При получаване на хемотактичен сигнал, неутрофилите бързо навлизат в тъканите, за да изпълнят защитната си функция.

Протеиново действие

Хемотаксисът в неутрофилите се медиира от протеини, поставени в плазмената мембрана, които функционират като рецептори за определени молекули на имунната система. Свързването на рецепторите с техните целеви молекули кара неутрофилите да мигрират до местата на инфекция.

По време на хемотаксиса клетките се движат в отговор на химични сигнали. Действието на неутрофилите е само един пример за това как тялото използва хемотаксис, за да отговори на инфекция.

Хемотаксис и възпаление

По време на възпалението белите кръвни клетки (левкоцити) се прилепват към клетките вътре в кръвоносните съдове, откъдето те мигрират през ендотелния клетъчен слой и се придвижват между тъканите до източника на възпалението, където ще действат като защита на домакините.

Хемотаксисът на левкоцитите се счита за съществен за миграцията от кръвта към тъканите, където има възпаление. Този възпалителен отговор се причинява от инфекциозен агент или причиняващо алергия вещество.

Възпалението увеличава притока на кръв и пропускливостта на кръвоносните съдове, което кара клетките и протеините да избягат от кръвта в тъканите. Поради този отговор неутрофилите са първите, които реагират на възпаление (в допълнение към клетки, които вече са в тъканите, като макрофаги и мастоцити).

Хемотаксис и фагоцитоза

По време на инфекция химичните сигнали привличат фагоцити към местата, където патогенът е нахлул в тялото. Тези химикали могат да произхождат от вече налични бактерии или други фагоцити. Фагоцитите се стимулират от тези химио-атрактивни молекули и се движат чрез хемотаксис.

Фагоцитите са клас клетки, който включва макрофаги, неутрофили и еозинофили, които са способни да погълнат (погълнат) и да унищожат микроорганизмите, отговорни за предизвикване на възпалителния отговор.

Неутрофилите са първите, които се натрупват около инвазивни агенти и инициират процеса на фагоцитоза. Тогава местните макрофаги - наричани още професионални фагоцити - и останалите фагоцити от кръвта мигрират в тъканта и инициират фагоцитоза.

Фактори, които пречат

Важно е, че някои видове бактерии и техните продукти могат да пречат на процеса на хемотаксис, инхибирайки способността на фагоцитите да пътуват до мястото на инфекция.

Например, стрептококовият стрептолизин потиска неутрофилната хемотаксиса, дори при много ниски концентрации. Също така е известно, че клетките на Mycobacterium tuberculosis инхибират миграцията на левкоцитите.

Хемотаксис в имунологията

Хемотаксисът е основен процес за имунната система, защото координира посоката на движенията на клетките, важни за защитата на организма. Благодарение на този механизъм неутрофилите могат да отидат на места, където има инфекция или нараняване.

Наред с възпалителния отговор, хемотаксисът е от съществено значение за миграцията на други фагоцити, необходими за елиминиране на токсини, патогени и клетъчни остатъци. Това е част от вродената имунна защита.

Препратки

1. Adler, J. (1975). Хемотаксис при бактерии. Годишен преглед на биохимията, 44 (1), 341–356.
2. Бекер, Е. (1983). Хемотактични фактори на възпалението, (май), 223–225.
3. Delves, P.; Мартин, S.; Бъртън, D.; Roit, I. (2006). Основната имунология на Ройт (11 изд.). Малдън, Масачузет: Блакуел Издателство.
4. Хайнрих, В. и Лий, C.-Y. (2011 г.). Размита линия между хемотактична преследване и фагоцитна консумация: имунофизична едноклетъчна перспектива. Journal of Cell Science, 124 (18), 3041–3051.
5. Мърфи, К. (2011). Имунобиологията на Дженауей (8-мо изд.). Garland Science.
6. Nuzzi, PA, Lokuta, MA, & Huttenlocher, A. (2007). Анализ на неутрофилна хемотаксиса. Методи в молекулярната биология, 370, 23–36.
7. Rot, A. (1992). Ролята на левкоцитната хемотаксиса при възпалението. Биохимия на възпалението, 271-304.
8. Yang, K., Wu, J., Zhu, L., Liu, Y., Zhang, M., & Lin, F. (2017). Метод „всичко на чип“ за бърз анализ на хемотаксиса на неутрофил директно от капка кръв. Канадски институти за здравни изследвания.