PHAGOZYTOSE: STADIEN UND FUNKTIONEN - BIOLOGIE - 2025

Die Phagozytose ist der Prozess, bei dem Zellen Moleküle und verschiedene Substanzen aus dem umgebenden Medium aufgrund der Bildung von Invaginationen der Plasmamembran "einfangen" und intrazelluläre Vesikel bilden, die als Endosomen bekannt sind. Die Phagozytose summiert sich zusammen mit der Pinozytose und der Rezeptor-vermittelten Endozytose zu den drei Arten der Endozytose

Pinozytose ist mit der Aufnahme von Flüssigkeit und kleinen Molekülen verbunden, während Rezeptor-vermittelte Endozytose die Bindung spezifischer Moleküle an Membranrezeptorproteine ​​beinhaltet. Phagozytose wird als eine Form von Nahrung angesehen, da sie mit der Aufnahme großer Moleküle, anderer Zellen oder „Trümmer“ aus anderen Zellen zusammenhängt.

Phagozytose eines Bakteriums (Quelle: GrahamColm bei der englischen Wikipedia über Wikimedia Commons)

In mehrzelligen Organismen wie Pflanzen, Tieren und Pilzen haben nicht alle Zellen die Fähigkeit, externe Elemente zu verschlingen, was bedeutet, dass es für diesen Zweck einige spezialisierte Zellen gibt, die als "phagozytische Zellen" bekannt sind.

Phagozytische Zellen sind im gesamten Körpergewebe verteilt und erfüllen unterschiedliche Funktionen. Makrophagen sind ein gutes Beispiel für Phagozytenzellen des Immunsystems, deren Funktion es ist, uns vor Mikroorganismen zu schützen, die in unseren Körper gelangen.

Phagozytose / Foto aus Phagositose77.blogspot.com gewonnen

Der Prozess der Phagozytose wäre in eukaryotischen Zellen ohne die Existenz einer Art intrazellulärer Organelle, die als Lysosom bezeichnet wird, nicht sinnvoll, da dort die Nährstoffe aus dem Material, aus dem die Phagozytose der Zellen besteht, „verarbeitet“ oder „verdaut“ werden.

Die Phagozytose ist auch als "Heterophagie" (Aufnahme extrazellulärer Verbindungen) bekannt, da sie sich von der "Autophagie" unterscheidet, die der normale Prozess ist, der in den Lysosomen praktisch aller eukaryotischen Zellen stattfindet.

Stufen

Sobald der Makrophagen ein Virus verschlingt (1-3), zerlegt er es mit Lysosomenenzymen (4,5) in Stücke, die dann als harmloser Abfall aus der Zelle freigesetzt werden (6). Foto abgerufen von: askabiologist.asu.edu.

In höheren eukaryotischen Organismen stammen die wichtigsten phagozytischen Zellen von einem gemeinsamen Vorläufer, der aus dem Knochenmark stammt. Diese Zellen sind als "weiße Blutkörperchen" bekannt und sind polymorphkernige Leukozyten (Neutrophile), Monozyten und Makrophagen.

Der Phagozytoseprozess kann als eine Reihe von Schritten oder aufeinanderfolgenden Stadien analysiert werden, die aus (1) der Erkennung des phagozytierten Materials, (2) der Bildung des Phagosoms, das eine Art intrazelluläres Vesikel ist, und (3) bestehen ) bei der Bildung des Phagolysosoms, ein Ereignis, das mit „Verdauung“ endet.

Erkennungsphase

Phagozytose ist kein einfacher Prozess. Es beinhaltet unter anderem die Erkennung spezifischer Signale und die Bindung von Partikeln oder Organismen an spezifische Rezeptoren, die sich auf der Außenseite der Plasmamembran von Phagozytenzellen befinden.

Dieser anfängliche Prozess kann als eine Art "Neutralisation" angesehen werden, insbesondere wenn es um Phagozytose geht, die durch bestimmte Zellen des Immunsystems vermittelt wird, die für die Beseitigung eindringender Zellen verantwortlich sind.

Somit ist die Oberfläche der Plasmamembran von phagozytischen Zellen (oder von einzelligen Organismen, die phagozytisch sind) mit einer Batterie von Rezeptoren ausgestattet, die in der Lage sind, bestimmte Moleküle (Liganden) zu erkennen, die sich auf der Oberfläche von eindringenden Zellen oder Zellen befinden das sind typisch für Lebensmittelpartikel.

Diese Rezeptoren, die im Allgemeinen integrale Membranproteine ​​mit extrazellulären Verlängerungen sind, binden an ihre Liganden und lösen eine Reihe interner Signalereignisse aus, die eine Nachricht senden, die übersetzt bedeutet: "Es gibt Nahrung draußen".

Stadium der Phagosomenbildung

Sobald die Zelle, die ein Lebensmittelpartikel oder eine andere „fremde“ Zelle verschlingt, die von der Oberfläche gesendete Nachricht empfängt, tritt eine Invagination in der Plasmamembran auf, was bedeutet, dass die Zelle das zu phagozytierende Material „verschlingt“ und es mit ihrer eigenen Membran umgibt. .

In diesem Stadium wird beobachtet, wie sich die Membran über die andere Zelle ausbreitet, und diese Verlängerung wird manchmal als "Pseudopod" bezeichnet. Wenn die Enden des Pseudopods zusammenkommen und das Fremdelement einschließen, bildet sich ein inneres "Vesikel", das als Phagosom bezeichnet wird.

Phagolysosomenbildung und Verdauungsstadium

Die Phagosomen, die die phagozytierten Elemente enthalten, sind intrazelluläre Vesikel, die von einer Membran bedeckt sind. Diese können mit anderen intrazellulären Organellen fusionieren: Lysosomen.

Die Fusion zwischen Phagosomen und Lysosomen führt zu Phagolysosomen , die den zusammengesetzten Organellen entsprechen, in denen der "Verdau" oder "Zerfall" der phagozytierten Verbindungen stattfindet (seien es ganze Zellen, Teile davon oder andere extrazelluläre Moleküle).

Da Lysosomen die Organellen sind, die für den Abbau von defektem oder verschwendetem intrazellulärem Material verantwortlich sind, sind sie mit verschiedenen hydrolytischen und proteolytischen Enzymen ausgestattet, die es ihnen ermöglichen, die in den Phagosomen enthaltenen Partikel (in kleinere Fragmente) zu zersetzen verschmelzen.

Das aus diesem phagolysosomalen Abbau resultierende Material kann endgültig als Abfallmaterial aus Phagozytenzellen eliminiert oder als „Baustein“ für die Synthese neuer intrazellulärer Verbindungen verwendet werden.

Eigenschaften

Die Phagozytose hat viele wichtige Funktionen in eukaryotischen Organismen. In Protozoen und anderen einzelligen Wesen ist dieser Prozess beispielsweise für die Ernährung wesentlich, da der größte Teil der Nahrung auf diese Weise aufgenommen wird.

Phagozytose in einer Amöbe (Quelle: Miklos über Wikimedia Commons)

Andererseits ist bei vielen mehrzelligen Organismen die Phagozytose für die spezifische und unspezifische Abwehr, dh für die angeborene Immunität und die adaptive Immunität, wesentlich.

Es hat primäre Funktionen bei der "Zerstörung" eindringender pathogener Mikroorganismen wie Bakterien, Parasiten usw. und ist auch an der Wiederherstellung normaler Bedingungen an Orten beteiligt, an denen eine Infektion oder Entzündung aufgetreten ist, das heißt, es ist wichtig für die Wundreparatur.

Auch im immunologischen Kontext ist die Phagozytose für die Prozesse der Antigenpräsentation und Aktivierung spezifischer Lymphozyten des Immunsystems (B-Zellen und T-Zellen), die an der Abwehr des Körpers gegen fremde oder fremde Agenzien beteiligt sind, wesentlich.

Die Phagozytose ist auch an der Eliminierung und dem "Recycling" von Zellen im Körper beteiligt, die apoptotische Ereignisse durchlaufen, so dass ihre Komponenten wiederverwendet oder auf die Bildung neuer intrazellulärer Moleküle oder Organellen gerichtet werden können.

Als merkwürdige Tatsache sind Makrophagen im menschlichen Körper für die tägliche Aufnahme von mehr als 100 Millionen Erythrozyten verantwortlich, die sich abnutzen oder im Blutkreislauf versagen.

Zellen des Immunsystems, die eine Phagozytose durchführen

Zellen des Immunsystems, die eine Phagozytose durchführen, können auch viele Mechanismen verwenden, um Krankheitserreger zu zerstören, wie z.

Sauerstoffradikale

Sie sind hochreaktive Moleküle, die mit Proteinen, Lipiden und anderen biologischen Molekülen reagieren. Während physiologischen Stresses kann die Menge an Sauerstoffradikalen in einer Zelle dramatisch ansteigen und oxidativen Stress verursachen, der die Zellstrukturen zerstören kann.

Stickstoffmonoxid

Es ist eine reaktive Substanz, ähnlich wie Sauerstoffradikale, die mit Superoxid reagiert, um andere Moleküle zu erzeugen, die verschiedene biologische Moleküle schädigen.

Antimikrobielle Proteine

Sie sind Proteine, die Bakterien spezifisch schädigen oder abtöten. Beispiele für antimikrobielle Proteine ​​sind Proteasen, die verschiedene Bakterien durch Zerstörung essentieller Proteine ​​abtöten, und Lysozym, das die Zellwände von grampositiven Bakterien angreift.

Antimikrobielle Peptide

Antimikrobielle Peptide sind antimikrobiellen Proteinen insofern ähnlich, als sie Bakterien angreifen und abtöten. Einige antimikrobielle Peptide wie Defensine greifen Bakterienzellmembranen an.

Bindungsproteine

Bindungsproteine ​​sind häufig wichtige Akteure im angeborenen Immunsystem, da sie kompetitiv an Proteine ​​oder Ionen binden, die ansonsten für die Bakterien- oder Virusreplikation von Vorteil gewesen wären.

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