Fagositosis adalah salah satu mekanisme pertahanan tubuh manusia yang paling asas dan pada masa yang sama. Fungsi proses fagositosis yang betul adalah komponen penting dari tindak balas imun yang betul. Ketahui apa sebenarnya fagositosis, bagaimana fagositosis berfungsi, mengapa fagositosis diperlukan, dan kesan apa yang boleh disebabkan oleh gangguan fagositosis?
Phagositosis adalah pengambilan patogen, serpihan sel mati, dan zarah kecil oleh sel khusus yang disebut fagosit. Fagositosis dapat dibandingkan dengan "membersihkan" pada tahap sel - ia membolehkan sel menyingkirkan unsur-unsur yang tidak perlu atau berbahaya.
Isi kandungan:
- Apa itu fagositosis?
- Peranan fagositosis dalam badan
- Sel mana yang mempunyai keupayaan untuk fagositosis?
- Fagositosis - jenis
- fagositosis spontan (yang disebut asli)
- fagositosis yang difasilitasi
- Phagositosis - peringkat
- Phagocytosis - dan apa seterusnya?
- Kaedah mengelakkan fagositosis oleh mikroorganisma
- Gangguan fagositosis
- Penyakit Granulomatous Kronik
- Sindrom Chediak-Higashi
Apa itu fagositosis?
Fagositosis adalah proses biologi di mana zarah asing diserap oleh sel. Fenomena fagositosis sering terjadi pada banyak organisma hidup - yang paling primitif (contohnya protozoa) menggunakan fagositosis sebagai cara mengambil makanan dari persekitaran luaran.
Pada manusia, kemampuan fagositosis terutama digunakan oleh sel-sel sistem imun.
Fagositosis adalah salah satu mekanisme imuniti bawaan atau tidak spesifik. Oleh itu, proses fagositosis adalah salah satu garis pertahanan pertama dan asas badan kita. Sebagai tambahan kepada peranannya dalam sistem kekebalan tubuh, fagositosis sangat penting dalam menjaga homeostasis tisu (atau keseimbangan).
Fagositosis memungkinkan penyingkiran sel-sel mati dan rosak dari tubuh badan sendiri, yang seterusnya memungkinkan pertumbuhan semula dan pembinaan semula semua tisu yang berkesan.
Phagocytosis adalah salah satu jenis endositosis, iaitu pemindahan molekul dari persekitaran luaran ke bahagian dalam sel. Dalam fagositosis, zarah pepejal diserap: sel fagosit pertama mengelilinginya dengan serpihan membran selnya sendiri dan kemudian menariknya ke dalam. Ini menghasilkan vesikel yang mengandungi zarah yang diserap, yang disebut fagosom.
Kandungan fagosom kemudian dicerna dengan pelbagai bahan kimia dan enzim. Seluruh proses menyerupai "makan" zarah oleh sel, yang juga tercermin dalam istilah fagositosis.
Nama itu berasal dari bahasa Yunani phagein, yang bermaksud "makan, untuk dimakan".
Fagositosis berlaku di dalam badan kita secara berterusan - berbilion fagosit sentiasa "memakan" mikroorganisma berbahaya, serpihan sel mati atau zarah yang tidak diperlukan. Ini adalah proses yang biasa, walaupun sangat rumit.
Pengiktirafan sasaran yang betul oleh sel fagosit dan interaksi yang betul antara fagosit dan sasaran "serangan" memerlukan kerjasama berterusan dari pelbagai protein, molekul isyarat, antibodi, dan sel pembantu.
Peranan fagositosis dalam badan
Tidak sukar untuk meneka bahawa aplikasi asas proses fagositosis adalah pertahanan tubuh kita terhadap patogen. Penembusan agen berjangkit ke dalam badan memulakan aliran isyarat untuk "memanggil" sel fagosit ke tempat jangkitan.
Keradangan akut bermula, peranannya untuk meneutralkan patogen. Fagosit mengalir dengan darah ke lesi, yang merupakan salah satu mekanisme terpenting tindak balas imun utama. Di tempat keradangan, fagosit "memakan" kedua-dua patogen dan sel-sel yang rosak olehnya.
Semasa jangkitan, kita menghadapi jenis fagositosis lain yang sangat penting. Ia adalah eferositosis yang disebut.
Proses eferositosis melibatkan menelan sel yang mati ketika keradangan reda. Setelah fagosit memenuhi fungsi mereka dan menghilangkan patogen, mereka menjadi tidak perlu.
Kemudian mereka mati secara semula jadi, diikuti oleh eferositosis, iaitu "membersihkan medan perang". Fagositosis jenis ini mengurangkan keradangan dan membolehkan tubuh kembali ke keadaan pra-jangkitan.
Pada tahap ini, perlu ditekankan bahawa kematian sel-sel di dalam badan kita adalah proses yang berlaku secara berterusan, bukan hanya akibat jangkitan. Setiap sel mempunyai jangka hayat tertentu, setelah itu mati dan diganti dengan yang baru. Proses kematian sel yang diprogramkan disebut apoptosis.
Apoptosis adalah fenomena semula jadi yang membolehkan tisu kita diperbaharui secara berterusan. Agar sel-sel yang mati diganti dengan rakan-rakan barunya, sel-sel itu mesti dibersihkan terlebih dahulu. Seperti yang anda dapat meneka dengan mudah, ini juga merupakan tugas fagosit.
Sel-sel apoptotik (sekarat) memancarkan isyarat khas pada permukaan membran sel mereka, yang memungkinkan pengecaman dan peneutralannya oleh fagosit.
Dalam kes ini, fagositosis berlaku tanpa keradangan. Oleh itu, kita melihat bahawa fagositosis bukan hanya kaedah pertahanan terhadap mikroorganisma asing, tetapi juga proses yang memungkinkan pengembangan, pembentukan semula dan pembaharuan semua tisu.
Sel mana yang mempunyai keupayaan untuk fagositosis?
Sel yang mampu menjalankan fagositosis disebut fagosit. Bergantung pada kecekapan dan keberkesanan fagositosis, kita membezakan apa yang disebut fagosit profesional dan bukan profesional.
Fagosit bukan profesional menangani fagositosis secara "sekali-sekala" - proses ini bukan tugas utama mereka. Namun, kadang-kadang terdapat zarah / serpihan sel mati di sekitar sel-sel ini yang memerlukan pembersihan.
Kemudian mereka menunjukkan aktiviti fagosit tertentu, walaupun dibandingkan dengan fagosit profesional, ia secara signifikan terhad dan kurang berkesan. Banyak jenis sel diklasifikasikan sebagai fagosit bukan profesional, termasuk. sel epitelium, beberapa sel tisu penghubung, serta endotelium vaskular.
Fagosit profesional adalah sel utama yang bertanggungjawab untuk fagositosis di dalam badan kita. Antaranya, kita membezakan terutamanya neutrofil, monosit dan makrofag. Sel-sel ini tergolong dalam keluarga leukosit, atau sel darah putih, yang terutama menjalankan fungsi imun. Ketiga-tiga jenis fagosit profesional mengkhususkan diri dalam fagositosis, walaupun masing-masing menjalankannya sedikit berbeza.
Neutrofil adalah sel utama yang bertanggungjawab untuk perkembangan keradangan akut. Dalam keadaan normal, neutrofil beredar dengan darah ke seluruh badan. Apabila jangkitan bermula, sel-sel ini segera berkumpul dalam fokus penyakit. Fagositosis yang dimediasi oleh neutrofil cepat dan kuat: sel-sel ini mempunyai pelbagai cara untuk mematikan patogen yang diserap.
Monosit, seperti neutrofil, beredar di aliran darah, bagaimanapun, mereka dapat meninggalkan aliran darah dan menjajah pelbagai tisu. Monosit matang kemudian berubah menjadi makrofag tisu. Fagositosis yang dimediasi makrofag kurang cepat dan lebih perlahan. Makrofag adalah kumpulan utama sel yang terdapat di tempat keradangan kronik.
Fagositosis - jenis
Fagositosis adalah proses rumit yang bergantung pada jenis sel fagositik, objek yang menjalani fagositosis, dan banyak molekul perantaraan. Terdapat dua jalur fagositosis asas:
- fagositosis spontan (yang disebut asli)
Ini adalah fagositosis yang agak lambat yang jarang terlibat dalam tindak balas antimikroba. Peranan fagositosis spontan adalah membuang sel mati dan "membersihkan" unsur-unsur yang tidak perlu di dalam tisu. Untuk memulakan fagositosis spontan, perlu merangsang apa yang disebut "reseptor pemulung" terutamanya terdapat pada makrofag. Fagositosis jenis ini bersifat anti-radang.
- fagositosis yang difasilitasi
Fagositosis difasilitasi jauh lebih pantas dan lebih efisien daripada fagositosis spontan. Akibatnya, ia sangat berkesan untuk memusnahkan patogen. Agar proses fagositosis berlangsung secara intensif, perlu - seperti namanya - beberapa kemudahan.
Bagaimana fagosit dapat memudahkan aktiviti mereka? Salah satu kaedah yang paling biasa adalah "penandaan" khas objek yang harus dilupuskan. Proses ini dipanggil opsonization.
Inti dari opsonisasi adalah penyambungan molekul tertentu ke permukaan mikroorganisma. Patogen "bertanda" ini dengan cepat disasarkan dan dimusnahkan oleh sel makanan. Molekul yang membolehkan opsonization dipanggil opsonin. Ini terutamanya antibodi dan komponen yang disebut sistem pelengkap.
Opsonin mengenali patogen dengan berkesan, menandakannya dan dengan demikian memudahkan perjalanan proses fagositosis.
Phagositosis - peringkat
Kita sudah tahu sel mana, kapan dan mengapa, menangani fagositosis. Oleh itu, mari kita ikuti proses ini dengan teliti:
1. Pengaktifan dan kemasukan fagosit ke lokasi jangkitan
Penembusan mikroorganisma ke dalam badan menyebabkan rangsangan segera sistem imun. Sel-sel di pintu jangkitan mula menghantar isyarat ancaman yang ada.
Molekul messenger (terutamanya yang disebut sitokin pro-radang) tersebar ke seluruh aliran darah. Dengan cara ini, fagosit "belajar" bahawa mereka telah dijangkiti dan menjadi aktif.
Fagosit yang diaktifkan mencapai tempat jangkitan dengan darah. Kemasukan fagosit yang cekap ke lokasi yang betul adalah mungkin berkat yang disebut kemotaksis. Ini adalah proses pergerakan sel yang diarahkan di bawah pengaruh isyarat kimia.
Fagosit aktif juga memiliki kemampuan untuk melewati dinding saluran darah, mewujudkan infiltrat inflamasi di tempat jangkitan.
2. Pengiktirafan patogen
Apabila fagosit mencapai tempat jangkitan, mereka mula mengenali patogen. Proses ini sering difasilitasi oleh molekul lain (lihat bahagian 4 untuk fagositosis difasilitasi). Setiap fagosit mempunyai permukaan membran sel yang disebut reseptor, iaitu protein yang membolehkan pengiktirafan pelbagai molekul.
Apabila reseptor yang bertanggungjawab untuk mengenali mikroorganisma dirangsang, fagosit mengikat rapat dengan sasaran serangannya.
3. Penyerapan patogen
Fagosit "tersekat" pada patogen memulakan proses penyerapannya. Membran sel fagosit mula mengelilingi patogen, "memanjat" tepinya. Ini menghasilkan vesikel yang mengandungi mikroorganisma. Vesikel ini, yang disebut fagosom, kini berada di dalam sel fagositik. Untuk menjadikan mikroorganisma sepenuhnya tidak berbahaya, perlu memusnahkan kandungan fagosom.
Pencernaan kandungan fagosom
Agar kandungan fagosom dicerna, perlu menyampaikan enzim pencernaan ke bahagian dalamnya. Enzim sedemikian disimpan dalam vesikel khas yang disebut lisosom.
Oleh itu, tahap terakhir fagositosis memerlukan penggabungan kandungan lisosom dengan kandungan fagosom - inilah yang disebut fagolisosom.
Enzim dalam lisosom dapat memecah bahan kimia yang paling kompleks, memusnahkan mikroorganisma. Penghapusan patogen dengan penyertaan enzim pencernaan disebut bebas oksigen.
Seperti yang anda dapat meneka dengan mudah, terdapat juga penghapusan bergantung kepada oksigen. Ia jauh lebih cepat dan berkesan, tetapi hanya beberapa fagosit yang dapat melakukannya. Penghapusan bergantung kepada oksigen berlaku hanya pada sel yang mampu menghasilkan apa yang disebut "letupan oksigen".
Letupan oksigen adalah pelepasan spesies oksigen yang sangat reaktif secara tiba-tiba (mis. Hidrogen peroksida), yang mempunyai kesan antimikroba yang kuat. Letupan oksigen memulakan serangkaian tindak balas kimia yang membawa kepada penghapusan patogen dengan cepat. Pemusnahan mikrob yang bergantung kepada oksigen adalah ciri terutamanya neutrofil.
Phagocytosis - dan apa seterusnya?
Proses fagositosis berakhir dengan pencernaan kandungan fagosom di dalam sel. Apa yang berlaku di sebelah serpihan dari zarah yang musnah? Sel fagosit menghilangkan sebahagian besar produk yang tidak diperlukan dengan hanya "membuang" mereka ke luar. Walau bagaimanapun, sebilangan bahan yang tersisa selepas pencernaan sangat berguna.
Beberapa fagosit juga memainkan peranan lain dalam sistem imun. Contoh yang baik adalah makrofag, yang selain fagositosis, juga menangani apa yang disebut persembahan antigen. Penyampaian antigen dibuat berdasarkan menunjukkan sel-sel imun lain serpihan mikroorganisma yang musnah.
Selepas akhir fagositosis patogen, makrofag mendedahkan sebahagian bahan fagositosis di permukaannya, dan kemudian "mengembara" dengannya ke seluruh badan.
Setiap sel sistem imun yang ditemuinya "belajar" bagaimana mengenali patogen tertentu. Fenomena ini sangat penting dalam membina mekanisme pertahanan antimikroba yang cekap.
Perlu diketahui bahawa proses fagositosis tidak selalu berakhir dengan pemusnahan mikroorganisma akhir. Terdapat patogen yang dapat bertahan di dalam fagosom berkat mekanisme pertahanan yang dikembangkan secara khusus. Contoh yang baik adalah tuberkulosis bacilli yang dapat bertahan di dalam makrofag selama bertahun-tahun.
Kaedah mengelakkan fagositosis oleh mikroorganisma
Fagositosis sebagai kaedah menghilangkan "lawan biologi" adalah mekanisme yang sangat lama. Atas sebab ini, beberapa mikroorganisma berjaya mengembangkan cara untuk mengelakkan atau bertahan dari fagositosis. Berikut adalah contohnya:
- membunuh fagosit
Kaedah paling mudah untuk mengelakkan fagositosis adalah dengan meneutralkan sel yang menyebabkannya. Beberapa mikroorganisma mempunyai keupayaan untuk menghasilkan bahan yang merosakkan fagosit secara tidak berbalik. Contoh patogen seperti itu adalah staphylococcus aureus (Latin. Staphylococcus aureus, menghasilkan toksin yang, dengan memusnahkan membran sel fagosit, menyebabkan kematiannya.
- kepupusan tindak balas keradangan
Keradangan pada pintu jangkitan memudahkan penghantaran isyarat jangkitan. Berkat itu, pengaktifan dan kedatangan fagosit ke lokasi yang betul adalah mungkin. Terdapat patogen yang dapat menyembunyikan diri sedemikian rupa sehingga tidak dikenali oleh sistem imun tuan rumah dan untuk mengelakkan menyebabkan keradangan.
- mengelakkan opsonisasi
Opsonisasi, atau "pelabelan" patogen khas, adalah salah satu kaedah yang paling berkesan untuk memudahkan fagositosis. Tidak hairanlah mikrob cuba menjauhinya. Beberapa jenis staphylococci dapat memusnahkan opsonin atau menyembunyikannya di permukaannya.
- mengelakkan pengecaman fagosit
Agar fagositosis bermula, adalah perlu untuk mengetahui bahaya mikroorganisma yang diberikan oleh fagosit. Patogen tertentu, seperti spirochetes Treponema pallidum menyebabkan sifilis boleh melekat pada antigen permukaannya yang serupa dengan sel inang. Sistem kekebalan tubuh kemudian mengiktirafnya sebagai sistemnya sendiri, yang membolehkan patogen mengelakkan fagositosis.
- penyumbatan pengeluaran fagosom
Salah satu tahap utama fagositosis adalah mengelilingi mikroorganisma yang diserang dengan vesikel, yang kemudian diserap ke dalam sel. Namun, di alam, ada banyak cara untuk menghindarinya. Sebilangan mikroba menghasilkan bahan yang memecah dinding fagosom. Mekanisme yang berbeza digunakan oleh tongkat minyak biru (Pseudomonas aeruginosa). Bakteria ini menghasilkan lapisan licin (biofilm) di sekelilingnya yang menghalang pembentukan gelembung.
- kelangsungan hidup di dalam fagosit
Fagolisosom menjadi tempat terakhir wujudnya patogen semasa fagositosis. Persekitarannya sangat bermusuhan; ia penuh dengan enzim dan bahan mematikan. Walau bagaimanapun, mikroorganisma dapat mengembangkan mekanisme yang membolehkan mereka bertahan walaupun dalam keadaan sukar. Salah satu contohnya ialah batuk kering (Mycobacterium tuberculosis). Bakteria ini telah mengembangkan membran sel khas dengan kandungan lipid yang sangat tinggi yang tidak dipengaruhi oleh enzim pencernaan standard.
- melarikan diri dari fagosom
Seperti luar biasa untuk melepaskan diri dari fagosom, memang ada mikroba yang telah mengembangkan mekanisme pertahanan yang pintar. Listeria monocytogenes menghasilkan bahan yang boleh memusnahkan dinding fagosom. Terlebih lagi, patogen ini, setelah melepaskan diri dari fagosom, dapat membiak di dalam fagosit, dan juga keluar lebih jauh dari hadnya.
Gangguan fagositosis
Proses fagositosis yang berjalan dengan betul sangat penting bagi fungsi sistem imun yang cekap. Gangguan pada tahap fagositosis tertentu mendasari penyakit imunodefisiensi. Contoh syarat tersebut adalah:
- Penyakit Granulomatous Kronik
Penyebab penyakit granulomatosa kronik adalah gangguan fagositosis pada tahap menghasilkan pecah oksigen. Kekurangan enzim yang sesuai (yang disebut NADPH oxidase) menghalang pembentukan spesies oksigen reaktif, yang pada gilirannya tidak memungkinkan penghapusan mikroorganisma yang cepat dan berkesan.
Kerosakan enzim adalah genetik, sehingga belum ada perawatan penyebab penyakit ini. Penyakit granulomatous kronik menyebabkan jangkitan yang kerap dan pembentukan abses dan granuloma kerana sistem penghapusan patogen intraselular yang tidak berkesan.
Baca juga: Granulomatosis Wegener: Sebab, Gejala dan Rawatan
- Sindrom Chediak-Higashi
Dalam sindrom Chediak-Higashi, terdapat kecacatan pada fagositosis pada tahap penyambungan fagosom-lisosom. Mutasi genetik salah satu protein menghalang pemindahan enzim pencernaan ke vesikel yang mengandungi patogen, sehingga mencegah penghapusannya.
Selain penurunan imuniti yang ketara, albinisme dan gangguan dalam fungsi sistem saraf juga merupakan ciri sindrom Chediak-Higashi.
Bibliografi:
- "Phagocytosis: A Fundamental Process in Immunity" C. Rosales, E. Uribe-Querol, Biomed Res Int. 2017
- "Kawalan Fagositosis oleh Patogen Mikrob" oleh C. Rosales, E. Uribe-Querol Front Immunol. 2017
- "Immunologia" K.Bryniarski, Edra Urban & Partner Wrocław 2017, edisi pertama
- "Phagocytosis: An Immunobiologic Process" S. Gordon, Immunity, Review, Volume 44, issue 3, P463-475, 15 Mac 2016
Baca lebih banyak artikel oleh pengarang ini
