Τι είναι η Φαγοκυττάρωση;

Η φαγοκυττάρωση είναι η διαδικασία κατά την οποία ένα κύτταρο καταπίνει ένα στερεό αντικείμενο από το εξωτερικό του και το φέρνει μέσα στο κύτταρο.

Όταν επιστρέφετε σπίτι μετά από μια εξαντλητική προπόνηση και τα αποθέματά σας ενέργειας εξαντλούνται, το πρώτο μέρος που μπορείτε να τρέξετε είναι το ψυγείο. Θα αρπάξετε ένα μήλο, θα φτιάξετε ένα σάντουιτς, θα βράσετε λίγο νερό για τα ζυμαρικά ή θα γλιστρήσετε μερικές μεζούρες παγωτό. Για τους ανθρώπους, η διαδικασία του φαγητού έρχεται σε αμέτρητες διαφορετικές μορφές, αλλά αυτό προφανώς δεν ισχύει για όλους τους οργανισμούς, ιδιαίτερα σε κυτταρικό επίπεδο.

Στη μικροσκοπική σφαίρα, τα κύτταρα πρέπει επίσης να κάνουν τη δική τους μορφή «φαγητού» και ενώ δεν περιλαμβάνει το άνοιγμα ντουλάπας ή την παραγγελία κινέζικου φαγητού, εξυπηρετεί τον ίδιο σκοπό - να διατηρεί το κύτταρο υγιές, καλοθρεμμένο και λειτουργικό. Αυτή η διαδικασία «φαγητού κυττάρων» ονομάζεται φαγοκυττάρωση, και διατίθεται σε μια σειρά από διαφορετικές μορφές που αξίζουν την ατομική προσοχή.

Τι είναι η Φαγοκυττάρωση;

Αρχικά, η φαγοκυττάρωση είναι μια μορφή ενδοκυττάρωσης, ο γενικός όρος για τις διαδικασίες στις οποίες ένα κύτταρο καταπίνει κάτι από το εξωτερικό του και το φέρνει στο κύτταρο. Αυτό μπορεί να έχει τη μορφή υγρού, σωματιδίου ή οποιουδήποτε άλλου μορίου—ακόμα και ενός εντελώς άλλου κυττάρου! Η φαγοκυττάρωση είναι η πιο ειδική μορφή κατάποσης ενός στερεού αντικειμένου, σε αντίθεση με το υγρό, μια στενά συνδεδεμένη διαδικασία γνωστή ως πινοκύτωση. Μπορείτε να μάθετε για αυτόν τον άλλο τύπο ενδοκύττωσης με περισσότερες λεπτομέρειες εδώ.

Τώρα, αν και αυτό ονομάζεται κυτταροφαγία, δεν συμβαίνει πάντα με σκοπό την κατανάλωση ενέργειας. Πολύ συχνά, ιδιαίτερα στο ανοσοποιητικό σύστημα ενός οργανισμού, η φαγοκυττάρωση εξυπηρετεί τον σκοπό της εξουδετέρωσης του βακτηρίου και άλλων δυνητικά επιβλαβών μορίων ή κυττάρων (που συνήθως γίνεται από λευκά αιμοσφαίρια).

Φαγοκυττάρωση

Αν θέλετε να οραματιστείτε αυτή τη διαδικασία, φανταστείτε την πλασματική μεμβράνη του κυττάρου να παραμορφώνεται ελαφρά, να τυλίγεται γύρω από ένα εξωτερικό σωματίδιο με λεπτά, εύκαμπτα πόδια που ονομάζονται ψευδοπόδια και να καταπίνει το σωματίδιο ολόκληρο. Μόλις εισέλθει στο κύτταρο, το εξωτερικό μόριο θα μεταφερθεί στο σχετικό οργανίδιο ή περιοχή. Αυτή είναι μια πολύ απλή προσέγγιση της φαγοκυττάρωσης, οπότε ας βουτήξουμε λίγο πιο βαθιά και ας κατανοήσουμε τις κρίσιμες αλλαγές στο κύτταρο που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια αυτού του ουσιαστικού μέρους του κυτταρικού κύκλου.

Βήματα φαγοκυττάρωσης

Για απλότητα, θα χρησιμοποιήσουμε το παράδειγμα ενός λευκού αιμοσφαιρίου στο ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα για να επεξηγήσουμε αυτή τη διαδικασία. Σημειώστε ότι η φαγοκυττάρωση εμφανίζεται σε πολλά διαφορετικά κύτταρα, αν και ορισμένα κύτταρα ταξινομούνται ως «επαγγελματικά» φαγοκύτταρα, ενώ άλλα θεωρούνται «μη επαγγελματικά». Αυτή η ταξινόμηση βασίζεται στο πόσο αποτελεσματικά ένα κύτταρο είναι σε θέση να πραγματοποιήσει τη διαδικασία της φαγοκυττάρωσης. Σε γενικές γραμμές, τα φαγοκύτταρα στον άνθρωπο και σε άλλα ζώα είναι κύτταρα υπεύθυνα για την κατανάλωση και την εξουδετέρωση νεκρών ή νεκρών κυττάρων, ξένων σωματιδίων και ξένων παθογόνων.

Πρώτα και κύρια, ένα ξένο σωματίδιο που πρέπει να εξουδετερωθεί πρέπει να αναγνωρίζεται από το σχετικό φαγοκύτταρο και τα επαγγελματικά φαγοκύτταρα (όπως τα λευκά αιμοσφαίρια) έχουν υποδοχείς που ανιχνεύουν μόρια σήματος που εκπέμπονται από βακτήρια. Αυτό προσελκύει τα λευκά αιμοσφαίρια, τα οποία στη συνέχεια πρέπει να προσκολληθούν στο βακτήριο. Στη συνέχεια, η μεμβράνη του φαγοκυττάρου και του βακτηρίου θα συνδεθούν, χάρη στα δομικά μόρια του φαγοκυττάρου που ονομάζονται επιφανειακοί υποδοχείς. Αφού τα δύο μόρια συνδεθούν με επιτυχία το ένα με το άλλο, η πλασματική μεμβράνη των λευκών αιμοσφαιρίων εκτείνεται προς τα έξω για να καταπιεί το μόριο με τα ψευδοπόδια του. Όταν αυτές οι προεκτάσεις του κυττάρου επανασυνδεθούν, ένας μικρός θύλακας - που ονομάζεται φαγόσωμα - έχει πλέον σχηματιστεί μέσα στην πλασματική μεμβράνη, που περιέχει το ανεπιθύμητο μόριο.

Μόλις καταναλωθεί πλήρως αυτό το φαγόσωμα, το κύτταρο μπορεί να το αφομοιώσει εισάγοντας πεπτικά ένζυμα (δεσμεύοντας το φαγόσωμα με ένα λυσόσωμα) στην κατάσταση, εξουδετερώνοντας έτσι την απειλή. Ό,τι απομένει μετά από αυτή τη διαδικασία πέψης θα εξαλειφθεί από το κύτταρο ως απόβλητο προϊόν ή θα επαναχρησιμοποιηθεί ως βασικό δομικό στοιχείο μέσα στο κύτταρο.

Διαφορετικοί τύποι βασικών φαγοκυττάρων

Όπως αναφέρθηκε, χρησιμοποιούμε κυρίως το ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα για παραδείγματα φαγοκυττάρων, αλλά πρέπει να κάνουμε μια σημαντική διάκριση σε αυτό το πλαίσιο. Το ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα στην πραγματικότητα χωρίζεται σε δύο μέρη, το έμφυτο σύστημα και το προσαρμοστικό σύστημα. Με απλά λόγια, το έμφυτο σύστημα είναι το αρχαίο σύστημα άμυνας που έχει προγραμματιστεί στα γονίδιά μας, ενώ το προσαρμοστικό σύστημα είναι ένα δευτερεύον σύστημα στα σπονδυλωτά που μπορεί να προσαρμοστεί και να μάθει πώς να υπερασπίζεται καλύτερα το σώμα κατά τη διάρκεια της ζωής.

Στο ανοσοποιητικό σύστημα, δύο βασικά φαγοκύτταρα που πρέπει να κατανοηθούν είναι τα μακροφάγα και τα ουδετερόφιλα. Τα μακροφάγα είναι μόνιμα παρόντα στο σώμα και είναι συχνά τα πρώτα φαγοκύτταρα στο σημείο της μόλυνσης. Αυτά τα μακροφάγα δεν είναι ειδικά προσαρμοσμένα σε διαφορετικά παθογόνα, αλλά πυροδοτούνται από ένα από τα περισσότερα από 100 διαφορετικά σήματα που υπάρχουν σε ένα εισβάλλον μόριο. Τα μακροφάγα αποτελούν μέρος του έμφυτου ανοσοποιητικού συστήματος, και ως εκ τούτου είναι αρκετά ασυνήθιστα στις μεθόδους προσβολής τους. Ευτυχώς, αφού φτάσουν στο σημείο μιας μόλυνσης, τα μακροφάγα θα σηματοδοτήσουν την απελευθέρωση ουδετερόφιλων, μικρότερης διάρκειας και προσαρμοσμένων φαγοκυττάρων που μπορούν να στοχεύσουν πιο αποτελεσματικά παθογόνα μόρια.

Τα μακροφάγα και τα ουδετερόφιλα συνεργάζονται ως φαγοκύτταρα, παρόλο που προέρχονται από δύο «διαφορετικά» μέρη του ανοσοποιητικού συστήματος. Ωστόσο, μόλις τα ουδετερόφιλα καταναλώσουν με επιτυχία ένα κύτταρο στόχο, πεθαίνουν, έχοντας ολοκληρώσει τη δουλειά τους. Μπορείτε πραγματικά να δείτε αυτά τα νεκρά ουδετερόφιλα στη θέση μιας πληγής που επουλώνεται—με τη μορφή πύου!

Το αίμα και ο μυελός των οστών είναι ίσως τα πιο σημαντικά σημεία άμυνας ενάντια στις λοιμώξεις, αλλά το ανοσοποιητικό μας σύστημα πρέπει να είναι ενεργό και σε πολλά διαφορετικά όργανα. Άλλα αμυντικά φαγοκύτταρα πλήρους απασχόλησης υπάρχουν στους πνεύμονες, τον σπλήνα, τον νευρικό ιστό, τον θύμο και πολλές άλλες περιοχές, συμπεριλαμβανομένων των μαστοκυττάρων, των δενδριτικών κυττάρων και των ημιτονοειδών κυττάρων.

Υπάρχει επίσης ένας αριθμός άλλων κυττάρων που λειτουργούν ως μερικώς φαγοκύτταρα, που σημαίνει ότι εξυπηρετούν άλλες λειτουργίες σε όλο το σώμα, αλλά μπορούν να υποστούν φαγοκυττάρωση όταν απαιτείται. Αυτό είναι σε αντίθεση με κάτι σαν ένα μακροφάγο ή ένα ουδετερόφιλο, τα οποία έχουν μοναδικό στόχο την εξάλειψη ξένων αντικειμένων στο σώμα. Αυτά τα "μερικά φαγοκύτταρα" αναφέρθηκαν νωρίτερα ως "μη επαγγελματικά" φαγοκύτταρα, αλλά αυτός ο όρος χρησιμοποιείται σπάνια σε ακαδημαϊκά κείμενα αυτές τις μέρες. Μερικά από αυτά τα εύκαμπτα φαγοκύτταρα περιλαμβάνουν ενδοθηλιακά κύτταρα, ινοβλάστες, επιθηλιακά κύτταρα και λεμφοκύτταρα. Όταν το σώμα χρειάζεται πρόσθετη φαγοκυττάρωση, ίσως μετά από ένα μεγάλο κύμα κυτταρικού θανάτου ή μετά από μια σοβαρή λοίμωξη, αυτά τα κύτταρα «μερικής απασχόλησης» θα αυξηθούν και θα βοηθήσουν στην ανακούφιση από το βάρος του σώματος και στην εξάλειψη των τοξινών, των νεκρών κυττάρων και άλλων απόβλητα.

Μια τελευταία λέξη

Αν και η έννοια της «φαγίας κυττάρων» είναι αρκετά απλή, υπάρχουν σαφώς πολλά περισσότερα στην ιστορία. Τα φαγοκύτταρα στο ανθρώπινο σώμα είναι απλώς ένα ακόμη παράδειγμα του πόσο εξειδικευμένο και διαφοροποιημένο έχει γίνει το είδος μας εδώ και εκατομμύρια και εκατομμύρια χρόνια. Την επόμενη φορά που θα ανοίξετε το ψυγείο, να είστε ευγνώμονες που έχετε αμυντικά κελιά που μπορούν να ανοίξουν τις δικές τους πόρτες του ψυγείου και να σας προστατεύσουν από ξένους εισβολείς!