Chemotaksja bakteryjna, w neutrofilach, w zapaleniu, w fagocytozie



The chemotaksja jest to mechanizm, dzięki któremu komórki poruszają się w odpowiedzi na bodziec chemiczny. Bodziec może być dowolną substancją dyfuzyjną, która jest wykrywana przez receptory na powierzchni komórki. Istnieją dwa główne typy chemotaksji: dodatnia i ujemna.

Pozytywna chemotaksja polega na skierowaniu ruchu w stronę źródła bodźca, w którym stężenie jest większe. Z drugiej strony, negatywna chemotaksja występuje tam, gdzie ruch zachodzi w kierunku przeciwnym do bodźca chemicznego. W organizmach wielokomórkowych chemotaksja jest niezbędna dla rozwoju i prawidłowego funkcjonowania organizmu.

W chemotaksji bakterie i inne organizmy jednokomórkowe lub wielokomórkowe kierują ich ruchami w odpowiedzi na pewne substancje chemiczne w ich środowisku (bodźce). 

Jest to ważny mechanizm w układzie odpornościowym, który przyciąga limfocyty T do miejsc, w których występuje zakażenie. Ten proces można zmienić podczas przerzutów.

Indeks

  • 1 Chemotaksja bakteryjna
  • 2 Chemotaksja w neutrofilach
    • 2.1 Działanie białek
  • 3 Chemotaksja i zapalenie
  • 4 Chemotaksja i fagocytoza
    • 4.1 Czynniki, które przeszkadzają
  • 5 Chemotaksja w immunologii
  • 6 referencji

Chemotaksja bakteryjna

Bakterie mogą poruszać się w różnych mechanizmach, z których najbardziej powszechnym jest ruch ich wici. W tym ruchu pośredniczy chemotaksja, która służy do zbliżenia ich do korzystnych substancji (chemo-atraktantów) i odsunięcia ich od toksycznych (chemo-repelentów).

Bakterie, jak Escherichia coli, Mają kilka wici, które mogą obracać się na dwa sposoby:

- Po prawej W tym przypadku każda wici „wiosłuje” w innym kierunku, powodując przewrócenie bakterii.

- Po lewej W tym przypadku wici są ustawione w jednym kierunku, co powoduje, że bakterie pływają w linii prostej.

Ogólnie rzecz biorąc, ruch bakterii jest wynikiem naprzemiennie tych dwóch faz rotacji. Chemotaksja kieruje bakterią regulującą częstotliwość i czas trwania każdej z nich.

Ta modulacja kierunku ruchu jest wynikiem bardzo precyzyjnych zmian kierunku obrotu wici. Dlatego mechanicznie, istotą chemotaksji bakteryjnej jest kontrola kierunku rotacji wici.

Chemotaksja w neutrofilach

Neutrofile są rodzajem komórek układu odpornościowego, które mają zasadnicze znaczenie w obronie przed infekcjami. W ciele neutrofile migrują do miejsc, w których występuje infekcja lub uszkodzenie tkanki.

W migracji tych komórek pośredniczy chemotaksja, która działa jako siła przyciągania w celu określenia kierunku, w którym poruszają się neutrofile. Proces ten jest aktywowany przez uwalnianie wyspecjalizowanych białek układu odpornościowego, zwanych interleukinami, w miejscach, w których występuje uszkodzenie tkanki.

Spośród wielu neutrofili krążących poza szpikiem kostnym połowa znajduje się w tkankach, a druga w naczyniach krwionośnych. Spośród tych znalezionych w naczyniach krwionośnych połowa znajduje się w głównym nurcie krwi krążącej szybko w całym ciele.

Reszta neutrofili we krwi porusza się powoli, z charakterystycznym ruchem amebowym, wzdłuż wewnętrznych ścian naczyń krwionośnych. Po otrzymaniu sygnału chemotaktycznego neutrofile szybko wchodzą do tkanek, aby pełnić swoją funkcję obronną.

Działanie białek

W chemotaksji w neutrofilach pośredniczą białka wprowadzone do błony komórkowej, które działają jako receptory pewnych cząsteczek układu odpornościowego. Wiązanie receptorów z ich cząsteczkami docelowymi powoduje migrację neutrofili do miejsc zakażenia.

Podczas chemotaksji komórki poruszają się w odpowiedzi na sygnały chemiczne. Działanie neutrofili jest tylko jednym z przykładów tego, jak organizm wykorzystuje chemotaksję do reagowania na infekcję.

Chemotaksja i zapalenie

Podczas zapalenia białe krwinki (leukocyty) przylegają do komórek wewnątrz naczyń krwionośnych, skąd migrują przez warstwę komórek śródbłonka i przemieszczają się między tkankami do źródła zapalenia, gdzie spełniają swoją funkcję obrona gospodarza.

Chemotaksję leukocytów uważa się za niezbędną do migracji z krwi do tkanek, w których występuje stan zapalny. Ta odpowiedź zapalna jest wywoływana przez czynnik zakaźny lub substancję powodującą alergię.

Zapalenie zwiększa przepływ krwi i przepuszczalność naczyń krwionośnych, co powoduje ucieczkę komórek i białek z krwi do tkanek. Z powodu tej odpowiedzi neutrofile są pierwszymi, które reagują na zapalenie (oprócz komórek, które są już w tkankach, takich jak makrofagi i komórki tuczne).

Chemotaksja i fagocytoza

Podczas infekcji sygnały chemiczne przyciągają fagocyty do miejsc, w których patogen zaatakował ciało. Te chemikalia mogą pochodzić z bakterii lub innych już obecnych fagocytów. Fagocyty są stymulowane przez te cząsteczki chemo-przyciągające i przemieszczają się przez chemotaksję.

Fagocyty to klasa komórek, która obejmuje makrofagi, neutrofile i eozynofile, które są zdolne do przyjmowania (połykania) i niszczenia mikroorganizmów odpowiedzialnych za wywoływanie odpowiedzi zapalnej.

Pierwszymi, które gromadzą się wokół czynników atakujących i inicjują proces fagocytozy, są neutrofile. Następnie lokalne makrofagi - zwane także profesjonalnymi fagocytami - migrują, a reszta fagocytów z krwi do tkanki i inicjuje fagocytozę.

Czynniki, które przeszkadzają

Ważne jest, aby pamiętać, że niektóre gatunki bakterii i ich produktów mogą zakłócać proces chemotaksji, hamując zdolność fagocytów do przemieszczania się do miejsca zakażenia.

Na przykład paciorkowce paciorkowcowe tłumią chemotaksję neutrofili, nawet przy bardzo niskich stężeniach. Wiadomo również, że komórki Mycobacterium tuberculosis hamować migrację leukocytów.

Chemotaksja w immunologii

Chemotaksja jest podstawowym procesem dla układu odpornościowego, ponieważ koordynuje kierunek ruchów ważnych komórek w obronie organizmu. Dzięki temu mechanizmowi neutrofile mogą trafiać do miejsc, w których występuje infekcja lub uraz.

Wraz z odpowiedzią zapalną chemotaksja jest niezbędna dla migracji innych fagocytów, które są niezbędne do eliminacji toksyn, patogenów i resztek komórek. Powyższe jest częścią wrodzonej obrony immunologicznej.

Referencje

  1. Adler, J. (1975). Chemotaksja w bakteriach. Roczny przegląd biochemii, 44(1), 341-356.
  2. Becker, E. (1983). Czynniki chemotaktyczne zapalenia, (maj), 223-225.
  3. Delves, P.; Martin, S.; Burton, D.; Roit, I. (2006). Roitt's Essential Immunology(11 ed.). Malden, MA: Blackwell Publishing.
  4. Heinrich, V., & Lee, C.-Y. (2011). Niewyraźna linia między pościgiem chemotaktycznym a fagocytarnym: immunofizyczna perspektywa jednokomórkowa. Journal of Cell Science, 124(18), 3041-3051.
  5. Murphy, K. (2011). Immunobiologia Janewaya (8 wyd.). Garland Science.
  6. Nuzzi, P.A., Lokuta, M.A. i Huttenlocher, A. (2007). Analiza chemotaksji neutrofili. Metody w biologii molekularnej, 370, 23-36.
  7. Rot, A. (1992). Rola chemotaksji leukocytów w zapaleniu. Biochemia zapalenia, 271-304.
  8. Yang, K., Wu, J., Zhu, L., Liu, Y., Zhang, M., i Lin, F. (2017). Metoda „wszystko na chipie” do szybkiej analizy chemotaksji neutrofilów bezpośrednio z kropli krwi. Kanadyjskie instytuty badań zdrowotnych.