Βακτηριακή χημειοταξία, στα ουδετερόφιλα, στη φλεγμονή, στη φαγοκυττάρωση

Το χημειοταξία είναι ένας μηχανισμός με τον οποίο τα κύτταρα κινούνται ως απόκριση σε ένα χημικό ερέθισμα. Το ερέθισμα μπορεί να είναι οποιαδήποτε διάχυτη ουσία, η οποία ανιχνεύεται από τους υποδοχείς στην επιφάνεια του κυττάρου. Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι χημειοταξίας: θετικοί και αρνητικοί.

Θετική χημειοταξία είναι εκεί όπου η κίνηση κατευθύνεται προς την πηγή του ερεθίσματος όπου η συγκέντρωση είναι μεγαλύτερη. Από την άλλη πλευρά, αρνητική χημειοταξία είναι όπου η κίνηση συμβαίνει προς την αντίθετη κατεύθυνση προς το χημικό ερέθισμα. Σε πολυκύτταρους οργανισμούς, η χημειοταξία είναι ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη και την κανονική λειτουργία του σώματος.

Στη χημειοταξία, τα βακτηρίδια και άλλοι μονοκύτταροι ή πολυκύτταροι οργανισμοί κατευθύνουν τις κινήσεις τους ως απάντηση σε συγκεκριμένες χημικές ουσίες στο περιβάλλον τους (ερεθίσματα). 

Είναι ένας σημαντικός μηχανισμός στο ανοσοποιητικό σύστημα για την προσέλκυση Τ λεμφοκυττάρων σε μέρη όπου υπάρχει μόλυνση. Αυτή η διαδικασία μπορεί να μεταβληθεί κατά τη διάρκεια της μετάστασης.

Ευρετήριο

• 1 Βακτηριακή χημειοταξία
• 2 Χημειοταξία στα ουδετερόφιλα
  • 2.1 Δράση των πρωτεϊνών
• 3 Χημειοταξία και φλεγμονή
• 4 Χημειοταξία και φαγοκυττάρωση
  • 4.1 Παράγοντες που παρεμβαίνουν
• 5 χημειοταξία στην ανοσολογία
• 6 Αναφορές

Βακτηριακή χημειοταξία

Τα βακτήρια μπορούν να κινηθούν μέσα από μια ποικιλία μηχανισμών, την πιο κοινή μαστίγια κίνηση. Αυτή η κίνηση γίνεται με τη μεσολάβηση χημειοταξία χρησιμοποιείται για να τους φέρει πιο κοντά στην ευνοϊκή ουσίες (χημειο-προσελκυστικά) και να τους απομακρύνουν από τις τοξικές (χημειο-απωθητικά).

Τα βακτήρια, όπως Escherichia coli, Έχουν πολλές σημαίες που μπορούν να περιστραφούν με δύο τρόπους:

- Στα δεξιά Σε αυτή την περίπτωση, κάθε μαστίγιο "στροφές" σε μια διαφορετική κατεύθυνση, προκαλώντας το βακτήριο να γυρίσει.

- Αριστερά Σε αυτή την περίπτωση οι μαστιγωγοί ευθυγραμμίζονται σε μία μόνο κατεύθυνση, προκαλώντας τα βακτήρια να κολυμπούν σε ευθεία γραμμή.

Γενικά, η κίνηση ενός βακτηριδίου είναι το αποτέλεσμα της εναλλαγής αυτών των δύο φάσεων περιστροφής. Η χημειοταξία κατευθύνει το βακτήριο ρυθμίζοντας τη συχνότητα και τη διάρκεια του καθενός.

Αυτή η διαμόρφωση της κατεύθυνσης κίνησης είναι το αποτέλεσμα πολύ ακριβών αλλαγών στην κατεύθυνση περιστροφής του μαστιγίου. Επομένως, μηχανικά, η ουσία της βακτηριακής χημειοταξίας είναι ο έλεγχος της κατεύθυνσης της περιστροφικής περιστροφής.

Χημειοταξία στα ουδετερόφιλα

Τα ουδετερόφιλα είναι ένας τύπος κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος που είναι θεμελιώδους σημασίας για την άμυνα κατά των μολύνσεων. Μέσα στο σώμα, τα ουδετερόφιλα μεταναστεύουν σε μέρη όπου υπάρχει μόλυνση ή τραυματισμός ιστών.

Η μετανάστευση αυτών των κυττάρων προκαλείται από χημειοταξία, η οποία δρα ως ελκυστική δύναμη για τον προσδιορισμό της κατεύθυνσης στην οποία κινούνται τα ουδετερόφιλα. Αυτή η διαδικασία ενεργοποιείται με την απελευθέρωση εξειδικευμένων πρωτεϊνών του ανοσοποιητικού συστήματος, που ονομάζονται ιντερλευκίνες, σε θέσεις όπου υπάρχει ιστική βλάβη.

Από τα πολλά ουδετερόφιλα που κυκλοφορούν εκτός του μυελού των οστών, τα μισά βρίσκονται στους ιστούς και το άλλο μισό στα αιμοφόρα αγγεία. Από εκείνους που βρίσκονται στα αιμοφόρα αγγεία, οι μισοί βρίσκονται μέσα στην κυρίαρχη ροή του αίματος που κυκλοφορεί γρήγορα σε όλο το σώμα.

Τα υπόλοιπα ουδετερόφιλα του αίματος κινούνται αργά, με τη χαρακτηριστική αιοειδή κίνηση τους, κατά μήκος των εσωτερικών τοιχωμάτων των αιμοφόρων αγγείων. Με την λήψη ενός σήματος χημειοτακτικό, ουδετερόφιλα γρήγορα αρχίζει εντός των ιστών για να επιτελεί τη λειτουργία της άμυνας.

Δράση των πρωτεϊνών

Η χημειοταξία στα ουδετερόφιλα προκαλείται από πρωτεΐνες που εισάγονται στη μεμβράνη πλάσματος, οι οποίες λειτουργούν ως υποδοχείς ορισμένων μορίων του ανοσοποιητικού συστήματος. Η δέσμευση των υποδοχέων στα μόρια στόχους τους αναγκάζει τα ουδετερόφιλα να μεταναστεύσουν στους χώρους μόλυνσης.

Κατά τη διάρκεια της χημειοταξίας, τα κύτταρα μετακινούνται ως απόκριση σε χημικά σήματα. Η δράση των ουδετεροφίλων είναι μόνο ένα παράδειγμα του πώς το σώμα χρησιμοποιεί χημειοταξία για να ανταποκριθεί σε μια λοίμωξη.

Χημειοταξία και φλεγμονή

Κατά τη διάρκεια της φλεγμονής, λευκά αιμοσφαίρια (λευκοκύτταρα) προσκολλώνται σε κύτταρα εντός των αιμοφόρων αγγείων, από όπου μεταναστεύουν διαμέσου του στρώματος ενδοθηλιακών κυττάρων και να κινηθούν μεταξύ του ιστού προς την πηγή της φλεγμονής, τα οποία πληρούν τη λειτουργία τους άμυνα φιλοξενουμένων.

Η χημειοταξία των λευκοκυττάρων θεωρείται απαραίτητη για τη μετανάστευση από το αίμα στους ιστούς όπου υπάρχει φλεγμονή. Αυτή η φλεγμονώδης απόκριση προκαλείται από έναν μολυσματικό παράγοντα ή μια ουσία που προκαλεί αλλεργία.

Η φλεγμονή αυξάνει τη ροή του αίματος και τη διαπερατότητα των αιμοφόρων αγγείων, γεγονός που προκαλεί τη διαφυγή των κυττάρων και των πρωτεϊνών από το αίμα στους ιστούς. Λόγω αυτής της απόκρισης, τα ουδετερόφιλα είναι η πρώτη να ανταποκριθεί σε φλεγμονή (επιπλέον των κυττάρων που ήδη στους ιστούς όπως τα μακροφάγα και μαστοκύτταρα).

Χημειοταξία και φαγοκυττάρωση

Κατά τη διάρκεια της μόλυνσης, τα χημικά σήματα προσελκύουν τα φαγοκύτταρα σε μέρη όπου το παθογόνο έχει εισβάλει στο σώμα. Αυτές οι χημικές ουσίες μπορούν να προέρχονται από βακτήρια ή άλλα φαγοκύτταρα που υπάρχουν ήδη. Τα φαγοκύτταρα διεγείρονται από αυτά τα χημειο-προσελκυστικά μόρια και κινούνται με χημειοταξία.

Τα φαγοκύτταρα είναι μία κατηγορία κυττάρων, συμπεριλαμβανομένων μακροφάγων, ουδετεροφίλων και ηωσινοφίλων, τα οποία είναι σε θέση να καταπιούν (καταπιεί) και να σκοτώσει τους μικροοργανισμούς υπεύθυνη για την επαγωγή φλεγμονώδους απόκρισης.

Οι πρώτοι που συσσωρεύονται γύρω από τους εισβολείς παράγοντες και ξεκινούν τη διαδικασία της φαγοκυττάρωσης είναι τα ουδετερόφιλα. Στη συνέχεια μεταναστεύουν τοπική μακροφάγα, που ονομάζεται επίσης Επαγγελματίες του κλάδου φαγοκύτταρα και άλλα φαγοκύτταρα από το αίμα εντός του ιστού και να ξεκινήσει φαγοκυττάρωση.

Παράγοντες που παρεμβαίνουν

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ορισμένα είδη βακτηρίων και τα προϊόντα τους μπορούν να παρεμβαίνουν στη διαδικασία χημειοταξίας, αναστέλλοντας την ικανότητα των φαγοκυττάρων να ταξιδεύουν στο σημείο της λοίμωξης.

Για παράδειγμα, ο στρεπτόκοκκος στρεπτόκοκκος καταστέλλει τη χημειοταξία των ουδετερόφιλων, ακόμη και σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις. Επίσης, είναι γνωστό ότι τα κύτταρα του Mycobacterium tuberculosis αναστέλλουν τη μετανάστευση των λευκοκυττάρων.

Χημειοταξία στην ανοσολογία

Η χημειοταξία είναι μια θεμελιώδης διαδικασία για το ανοσοποιητικό σύστημα επειδή συντονίζει την κατεύθυνση των κινήσεων σημαντικών κυττάρων στην υπεράσπιση του οργανισμού. Χάρη σε αυτό το μηχανισμό τα ουδετερόφιλα μπορούν να πάνε σε μέρη όπου υπάρχει μόλυνση ή τραυματισμός.

Μαζί με τη φλεγμονώδη απόκριση, η χημειοταξία είναι απαραίτητη για τη μετανάστευση άλλων φαγοκυττάρων που είναι απαραίτητα για την εξάλειψη των τοξινών, των παθογόνων και των κυτταρικών συντριμμιών. Τα παραπάνω είναι μέρος της εγγενούς ανοσολογικής άμυνας.

Αναφορές

1. Adler, J. (1975). Χημειοταξία στα βακτήρια. Ετήσια επισκόπηση της βιοχημείας, 44(1), 341-356.
2. Becker, Ε. (1983). Οι χημειοτακτικοί παράγοντες της φλεγμονής, (Μάιος), 223-225.
3. Delves, Ρ.; Martin, S.; Burton, D.; Roit, Ι. (2006). Roott's Essential Immunology(11η έκδοση). Malden, ΜΑ: Blackwell Publishing.
4. Heinrich, V., & Lee, C.-Y. (2011). Θολή γραμμή μεταξύ της χημειοτακτικής κυτταρικής και της φαγοκυτταρικής: μια ανοσοφυσική προοπτική ενός κυττάρου. Εφημερίδα της Cell Science, 124(18), 3041-3051.
5. Murphy, Κ. (2011). Η Ανοσοβιολογία του Janeway (8η έκδοση). Garland Science.
6. Nuzzi, Ρ. Α., Lokuta, Μ.Α., & Huttenlocher, Α. (2007). Ανάλυση χημειοταξίας ουδετερόφιλων. Μέθοδοι στη Μοριακή Βιολογία, 370, 23-36.
7. Rot, Α. (1992). Ο ρόλος της χημειοταξίας των λευκοκυττάρων στη φλεγμονή. Βιοχημεία της Φλεγμονής, 271-304.
8. Yang, Κ., Wu, J., Zhu, L., Liu, Υ., Zhang, Μ., & Lin, F. (2017). Μια μέθοδος All-on-chip για την ταχεία ανάλυση χημειοταξίας ουδετερόφιλων απευθείας από την πτώση του αίματος. Καναδικά Ινστιτούτα Έρευνας Υγείας.