PHAGOLYSOSOMI: OMINAISUUDET, MUODOSTUMINEN JA TOIMINNOT - BIOLOGIA - 2026

Fagolysosomista on solun osaston, joka johtuu fuusion fagosomin kanssa lysosomiin, ilman autophagy; vaikka fagosomi voisi myös sulautua endosomiin, ennen fuusioitumista lysosomiin.

Fagosomi on osasto, jota ympäröi yksi kalvo, joka muodostuu fagosytoosin seurauksena. Äskettäin muodostuneessa fagosomissa käydään läpi nimitystä kypsyminen, johon sisältyy sen fuusio lysosomeihin. Tämä ilmiö tuottaa kypsän fagolysosomin, jonka sisäosa on hapan ja erittäin hydrolyyttinen.

Lähde: GrahamColm englanniksi Wikipediasta

Fagosytoosiin erikoistuneet solut, kuten makrofagit ja neutrofiilit, tuhoavat soluun joutuneet patogeenit ja erittävät tulehdusta edistäviä sytokiineja. Nämä esimerkit korostavat fagolysosomien merkitystä.

ominaisuudet

Phagolysosomeille on tunnusomaista seuraava:

- Niiden pH on happama (noin pH 5). Samoin kuin lysosomeissa ja endosomeissa, pH säädetään ATPase-V-protonipumppukompleksin avulla. Happainen pH luo patogeenien ympäröimättömän ympäristön, suosii superoksidin dismutaatiota ja on hydrolyyttisten entsyymien optimaalinen pH.

Fagolysosomien pH on määritetty eri menetelmillä. Yksi niistä koostuu väriaineiden, kuten akridiiniaranssin, käytöstä, joiden fluoresenssi riippuu pH: sta.

- Proteiineja (katepsiinejä), lipidejä ja sokereita (beeta-galaktosidaasi) hajottavien entsyymien korkea hydrolyyttinen aktiivisuus. Esimerkiksi makrofageissa lysotsyymi auttaa hajottamaan bakteerien peptidoglykaanirunkoa.

Yksi menetelmä entsyymiaktiivisuuden havaitsemiseksi koostuu fagosytoituvien partikkelien leimaamisesta substraatilla, joka muuttaa niiden fluoresoivia ominaisuuksia katalyytin jälkeen. Tätä menetelmää käytetään happivapaiden radikaalien (ROS) mittaamiseen.

- Superoksidiaktiivisuuden räjähdys. NADPH-oksidaasi osallistuu superoksidradikaalien (O ₂ ^{• -}) muodostumiseen, jotka muuttuvat vetyperoksidiksi (H ₂ O ₂) superoksididimutaasilla.

Lisäksi superoksidi yhdistyy typpioksidin kanssa ja muodostaa peroksinitriitin, jolla on antimikrobinen vaikutus.

biogeneesissä

Nisäkässoluilla on suuri määrä solutyyppejä, jotka suorittavat fagosytoosin. Tämä prosessi alkaa ligandin vuorovaikutuksella reseptorin pinnalla. Ligandi voi olla bakteeri tai apoptoottinen solu. Ligandiin sitoutunut reseptori internalisoituu vesikkelin muodossa, jota kutsutaan fagosomiksi.

Sisäistäminen vaatii muun muassa kinaasin aktivoinnin ja fosfolipidimetabolian muuttamisen. Phagosomi ei kuitenkaan hajoa ligandia. Lyyttisen aktiivisuuden osoittaminen fagosomille riippuu sen vuorovaikutuksesta lysosomien kanssa.

Kokeellinen näyttö osoittaa, että vasta muodostetut fagosomit, joita kutsutaan varhaisiksi fagosomeiksi, ovat ensisijaisesti vuorovaikutuksessa endosomien kanssa. Fagosomit ilmaisevat signaaleja, jotka laukaisevat ja johtavat fuusionsa endosyyttisen reitin elementteihin.

Todiste tästä on, että varhaiset fagosomit sisältävät plasmamembraanin komponentteja ja tyypillisiä endosomien proteiineja, kuten transferriinireseptoreita (TfR), EEA1, Rab5, Rab 7.

Varhaisten fagosomien fuusio lysomien kanssa voidaan varmistaa niiden proteiinikoostumuksella. Tässä tapauksessa fagolysomeissa on LAMP- ja katepsiini D -proteiineja.

Fagosomien kypsytyksen säätely on monimutkaista ja riippuu guaniininukleotidivaihtoproteiineista (GEF), GTP-hydrolysoivista proteiineista (GAP), muun muassa efektoreista.

ominaisuudet

Fagosyytit tai solut, jotka tekevät fagosytoosia, luokitellaan matalaan (ei-ammattimaiseen), keskivaikutteiseen (para-ammatillinen) ja korkeaan (ammatilliseen) fagosyyttiseen pätevyyteen. Neutrofiilit ja makrofagit ovat immuunijärjestelmän ammatillisia fagosyyttejä.

Nämä fagosyytit ovat vastuussa apoptoottisten isäntäsolujen, kontaminoivien hiukkasten ja patogeenisten potentiaalisten organismien sieppaamisesta ja tuhoamisesta.

Neutrofiilit ja makrofagit tappavat fagosytoidut mikrobit. Mikrobien kuolema suoritetaan seuraavien vaiheiden avulla:

- Proteolyyttisten entsyymien, kuten elastaasin, aktivointi. Tämä viimeinen entsyymi on seriiniproteaasi, joka osallistuu monentyyppisten bakteerien kuolemaan. Toinen mukana oleva proteiini on katepsiini G.

- Fagosyyttioksidaasijärjestelmän aktivointi, joka on fagolysosomikalvosta löytyvä multimeerinen entsyymi. Fagosyyttioksidaasi indusoidaan ja aktivoidaan ärsykkeiden, kuten IFN-gamma- ja TLR-signaalien, avulla. Tämä entsyymi vähentää ROS: ta käyttämällä NADPH: ta elektronidonorisubstraattina.

- Makrofaagit tuottavat typpioksidia indusoitavan typpioksidisyntaasin kautta. Tämä entsyymi katalysoi arginiinin muuttumista sitrulliiniksi ja typpioksidiksi, joka reagoi superoksidin kanssa muodostaen peroksinitriilin, voimakkaan myrkkyn, joka tappaa mikrobit.

sairaudet

Fagosytoosin puutteisiin liittyvien geneettisten sairauksien tutkiminen on kasvamassa mielenkiinnossa. Tämän kiinnostuksen lisäksi on herätetty huolta bakteerien antibioottiresistenssistä, joilla on tapoja estää kuolema fagosyyteissä.

Siksi immuunijärjestelmän tutkiminen ja sen vuorovaikutus patogeenisten mikrobien kanssa mahdollistaa uusien antimikrobisten strategioiden kehittämisen.

Krooninen granulomatoottinen sairaus

Krooninen granulomatoottinen sairaus (CGD) johtuu immuunipuutos, joka aiheuttaa potilaille usein kärsimyksiä bakteerien ja sienten aiheuttamista infektioista. Yleisimmät mikrobit ovat Staphylococcus aureus ja sukujen Aspergillus, Klebsiella ja Salmonella lajit.

oireet

CGD-potilailla on tulehduksellinen tila, jolle on tunnusomaista muiden oireiden joukossa granuloomat, koliitti, ei-tarttuva niveltulehdus, osteomyelitis ja peräsuolen kautta tapahtuvat pääsyt.

Tulehdus johtuu puutteesta autofagisessa puolustuksessa mikrobien suhteen. Tämän seurauksena IL-1beeta vapautuu ja T-solujen säätely on heikkoa.

CGD esiintyy NADPH-oksidaasi-entsyymin puutoksen seurauksena leukosyyteissä. NADPH-oksidaasilla on viisi komponenttia (gp91, p22, p47, p67 ja p40). Yleisin mutaatio on CYBB-geenissä, joka koodaa gp91: tä.

P47: tä koodaavassa NCF1-geenissä tapahtuu harvemmin mutaatio ja harvinaisin mutaatio tapahtuu p67: tä koodaavassa NCF2-geenissä.

hoito

Tauti hoidetaan yleensä antibiooteilla ja sienilääkkeillä. Gramnegatiivisten bakteerien hoito sisältää keftatsidiimin ja karbapeenin yhdistelmän. Vaikka sieniä hoidetaan suun kautta otettavilla triatsoleilla, kuten itrakonatsolilla ja posakonatsolilla.

Infektiottomina ajanjaksoina suositellaan trimetofiini-sulfametoksatsolin käyttöä yhdessä sienilääkkeen, kuten itrakonatsolin, kanssa.

Viitteet

1. Abbas, AK, Lichtman, AH ja Pillai, S. 2007. Cellular and Molecular Immunology. Saunders Elsevier, Yhdysvallat.
2. Kinchen, JK & Ravichandran, KS 2008. Phagosomien kypsyminen: happotestin läpikäynti. Natural Review Molecular Cell Biology, 9: 781–795.
3. Klionsky, DJ, Eskelinen, EL, Deretic, V. 2014. Autofagosomit, fagosomit, autolysosomit, fagolysosomit, autofagolysosomit… Odota, olen hämmentynyt. Autofhagyia, 10: 549–551.
4. Roos, D. 2016. Krooninen granulomatoottinen sairaus. British Medical Bulletin, 118: 53–66.
5. Russell, D., Glennie, S., Mwandumba, H., Heyderman, R. 2009. Makrofaagit marssivat sen fagosomiin: fagosomitoiminnan dynaamiset määritykset. Natural Review Immunology, 9: 594–600.

Vieira, OV, Botelho, RJ Grinstein, S. 2002. Phagosomien kypsyminen: ikääntyminen sulavasti. Biochemestry Journal, 366: 689 - 704.