CHEMOTAXIS: BAKTERIELL, BEI NEUTROPHILEN, BEI ENTZÜNDUNGEN - BIOLOGIE - 2025

Die Chemotaxis ist ein Mechanismus, durch den sich Zellen als Reaktion auf einen chemischen Reiz bewegen. Der Reiz kann jede diffusionsfähige Substanz sein, die von Rezeptoren auf der Oberfläche der Zelle nachgewiesen wird. Es gibt zwei Haupttypen der Chemotaxis: positive und negative.

Positive Chemotaxis ist, bei der die Bewegung auf die Quelle des Stimulus gerichtet ist, wo die Konzentration größer ist. Negative Chemotaxis ist ihrerseits die Bewegung in die entgegengesetzte Richtung zum chemischen Reiz. In mehrzelligen Organismen ist die Chemotaxis für die normale Körperentwicklung und -funktion von entscheidender Bedeutung.

Bei der Chemotaxis lenken Bakterien und andere einzellige oder mehrzellige Organismen ihre Bewegungen als Reaktion auf bestimmte Chemikalien in ihrer Umgebung (Reize).

Es ist ein wichtiger Mechanismus im Immunsystem, T-Lymphozyten an Orte zu locken, an denen eine Infektion vorliegt. Dieser Prozess kann während der Metastasierung verändert werden.

Bakterielle Chemotaxis

Bakterien können sich durch eine Vielzahl von Mechanismen bewegen, wobei die Bewegung ihrer Flagellen am häufigsten ist. Diese Bewegung wird durch Chemotaxis vermittelt, die dazu dient, sie günstigen Substanzen (Chemo-Lockstoffen) näher zu bringen und sie von toxischen Substanzen (Chemo-Repellentien) zu entfernen.

Bakterien haben wie Escherichia coli mehrere Flagellen, die sich auf zwei Arten drehen können:

- Auf der rechten Seite. In diesem Fall "paddelt" jedes Flagellum in eine andere Richtung, wodurch die Bakterien umkippen.

- Nach links. In diesem Fall sind die Flagellen nur in einer Richtung ausgerichtet, wodurch die Bakterien in einer geraden Linie schwimmen.

Im Allgemeinen ist die Bewegung eines Bakteriums das Ergebnis des Wechsels dieser beiden Rotationsphasen. Die Chemotaxis zielt auf die Bakterien ab, indem sie deren Häufigkeit und Dauer reguliert.

Diese Modulation der Bewegungsrichtung ist das Ergebnis sehr präziser Änderungen der Drehrichtung der Flagellen. Mechanisch besteht die Essenz der bakteriellen Chemotaxis daher darin, die Richtung der Flagellenrotation zu steuern.

Neutrophile Chemotaxis

Neutrophile sind eine Art von Zellen des Immunsystems, die für die Abwehr von Infektionen unerlässlich sind. Innerhalb des Körpers wandern Neutrophile an Orte, an denen eine Infektion oder eine Gewebeverletzung vorliegt.

Die Migration dieser Zellen wird durch Chemotaxis vermittelt, die als Anziehungskraft dient, um die Richtung zu bestimmen, in die sich Neutrophile bewegen. Dieser Prozess wird durch die Freisetzung spezialisierter Proteine ​​des Immunsystems, sogenannte Interleukine, an Stellen aktiviert, an denen Gewebeschäden auftreten.

Von den vielen Neutrophilen, die außerhalb des Knochenmarks zirkulieren, befinden sich die Hälfte im Gewebe und die andere Hälfte in den Blutgefäßen. Von den in Blutgefäßen gefundenen befindet sich die Hälfte im Hauptblutstrom, der schnell im Körper zirkuliert.

Der Rest der Blutneutrophilen bewegt sich mit ihrer charakteristischen Amöbenbewegung langsam entlang der Innenwände der Blutgefäße. Nach dem Empfang eines chemotaktischen Signals gelangen Neutrophile schnell in das Gewebe, um ihre Abwehrfunktion zu erfüllen.

Proteinwirkung

Die Chemotaxis bei Neutrophilen wird durch in die Plasmamembran eingefügte Proteine ​​vermittelt, die als Rezeptoren für bestimmte Moleküle des Immunsystems fungieren. Die Bindung von Rezeptoren an ihre Zielmoleküle führt dazu, dass Neutrophile zu den Infektionsstellen wandern.

Während der Chemotaxis bewegen sich Zellen als Reaktion auf chemische Signale. Die Wirkung von Neutrophilen ist nur ein Beispiel dafür, wie der Körper mithilfe der Chemotaxis auf eine Infektion reagiert.

Chemotaxis und Entzündung

Während einer Entzündung haften weiße Blutkörperchen (Leukozyten) an Zellen in Blutgefäßen, von wo aus sie durch die Endothelzellschicht wandern und sich zwischen den Geweben zur Entzündungsquelle bewegen, wo sie als solche wirken Host-Verteidigung.

Die Leukozyten-Chemotaxis wird als wesentlich für die Migration vom Blut in Gewebe mit Entzündungen angesehen. Diese Entzündungsreaktion wird durch einen Infektionserreger oder eine allergieauslösende Substanz verursacht.

Eine Entzündung erhöht den Blutfluss und die Durchlässigkeit der Blutgefäße, wodurch Zellen und Proteine ​​aus dem Blut in das Gewebe entweichen. Aufgrund dieser Reaktion reagieren Neutrophile als erste auf Entzündungen (zusätzlich zu Zellen, die sich bereits im Gewebe befinden, wie Makrophagen und Mastzellen).

Chemotaxis und Phagozytose

Während einer Infektion ziehen chemische Signale Phagozyten an die Stellen, an denen der Erreger in den Körper eingedrungen ist. Diese Chemikalien können von Bakterien oder anderen bereits vorhandenen Phagozyten stammen. Phagozyten werden durch diese chemisch anziehenden Moleküle stimuliert und bewegen sich durch Chemotaxis.

Phagozyten sind eine Klasse von Zellen, zu denen Makrophagen, Neutrophile und Eosinophile gehören, die in der Lage sind, die Mikroorganismen aufzunehmen (zu verschlingen) und zu zerstören, die für die Auslösung der Entzündungsreaktion verantwortlich sind.

Neutrophile sind die ersten, die sich um eindringende Mittel ansammeln und den Phagozytoseprozess einleiten. Dann wandern die lokalen Makrophagen - auch professionelle Phagozyten genannt - und der Rest der Phagozyten aus dem Blut in das Gewebe und initiieren die Phagozytose.

Faktoren, die stören

Wichtig ist, dass einige Bakterienarten und ihre Produkte den Chemotaxis-Prozess stören und die Fähigkeit von Phagozyten hemmen können, zum Infektionsort zu gelangen.

Beispielsweise unterdrückt Streptokokken-Streptolysin die Chemotaxis von Neutrophilen selbst bei sehr geringen Konzentrationen. Es ist auch bekannt, dass Mycobacterium tuberculosis-Zellen die Leukozytenmigration hemmen.

Chemotaxis in der Immunologie

Die Chemotaxis ist ein grundlegender Prozess für das Immunsystem, da sie die Richtung der Bewegungen von Zellen koordiniert, die für die Abwehr des Organismus wichtig sind. Dank dieses Mechanismus können Neutrophile an Orte gelangen, an denen eine Infektion oder Verletzung vorliegt.

Neben der Entzündungsreaktion ist die Chemotaxis für die Migration anderer Phagozyten wichtig, die zur Beseitigung von Toxinen, Krankheitserregern und Zelltrümmern erforderlich sind. Dies ist Teil der angeborenen Immunabwehr.

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