Восемь стадий фагоцитоза
Современная иммунология рассматривает фагоцитоз как сложный многоэтапный каскад. Традиционно выделяют 8 последовательных стадий:
- Хемотаксис — направленное движение клетки к объекту по градиенту химических веществ (хемокинов, компонентов комплемента). В этот момент фагоцит поляризуется: его цитоскелет и рецепторы концентрируются на переднем полюсе.
- Адгезия — физический контакт и прилипание к мишени.
- Активация мембраны — подготовка клетки к захвату с участием G-белков и ионов кальция.
- Погружение — обволакивание объекта мембраной фагоцита.
- Образование фагосомы — замыкание мембраны вокруг частицы.
- Слияние фагосомы и лизосомы — формирование единой пищеварительной вакуоли (фаголизосомы).
- Киллинг и расщепление — гибель микроорганизма под действием ферментов и токсичных радикалов.
- Выброс продуктов деградации — удаление остатков переваренного материала из клетки.
Механизмы распознавания и рецепторы
Для того чтобы фагоцитоз начался, клетка должна узнать свою мишень. Это происходит двумя путями: с предварительной опсонизацией и без нее.
Фагоцитоз без опсонизации опирается на прямое распознавание структур мишени:
- Scavenger-рецепторы (мусорщики, например SR-AI/II, CD36) — связывают липиды бактерий и полианионы.
- Рецепторы к апоптотическим клеткам (PSR, интегрин $\alpha_V\beta_3$) — реагируют на фосфатидилсерин и витронектин, которые появляются на поверхности погибающих клеток. Им помогают растворимые молекулы, такие как тромбоспондин.
Фагоцитоз опсонизированных объектов характерен для инфекций. Опсонины (от греч. opson — подготавливать пищу) обволакивают патоген. Главные опсонины:
- Антитела IgG (особенно IgG1 и IgG3). Они распознаются $Fc\gamma$-рецепторами фагоцита (CD64, CD32, CD16).
- Фрагмент комплемента iC3b. Распознается рецепторами комплемента CR1, CR3, CR4.
Динамика мембраны и образование фагосомы
Процесс поглощения требует значительного увеличения площади клеточной мембраны. Фагоцит использует фокальный экзоцитоз — привлекает внутренние мембраны ранних эндосом и эндоплазматического ретикулума. Слияние фрагментов мембран контролируют ГТФазы (Arf-6, Rab) и белки семейства SNARE (например, VAMP3).
Само погружение обеспечивается актиновым цитоскелетом. Формируется фагоцитарная чаша, а миозин X выступает «двигателем», вытягивающим псевдоподии. Мембрана смыкается над объектом по принципу «застежки-молнии», после чего актиновые нити разбираются при участии ионов Ca2+.
Созревание фаголизосомы и бактерицидная функция
Только что образованная фагосома не содержит ферментов для убийства патогена. Она должна созреть, двигаясь вглубь клетки по микротрубочкам. Созревание сопровождается сменой поверхностных маркеров (с Rab5 на Rab7) и постепенным закислением среды.
В нейтрофилах процесс слияния строго упорядочен и зависит от уровня внутриклеточного кальция:
- Сначала с фагосомой сливаются специфические гранулы. Они работают при нейтральном pH и доставляют комплексы NADPH-оксидазы.
- По мере закисления среды подключаются азурофильные гранулы, ферменты которых активны в кислой среде.
Внутри фаголизосомы бактерии уничтожаются кислородзависимыми факторами (активные формы кислорода, галогены) и азотистыми метаболитами. Если микроорганизм успешно разрушается, фагоцитоз называют завершенным. Если патоген выживает внутри фагоцита, возникает незавершенный фагоцитоз.
Для запоминания 8 стадий: «Хитрая Акула Активно Плывет, Обходя Сети, Кушает Водоросли» (Хемотаксис, Адгезия, Активация мембраны, Погружение, Образование фагосомы, Слияние, Киллинг, Выброс).
Вопросы с занятий и экзамена
В чем отличие опсонизированного фагоцитоза от неопсонизированного?
При опсонизации мишень заранее покрыта антителами или комплементом, что многократно облегчает ее захват через Fc- и CR-рецепторы. Без опсонизации фагоцит вынужден напрямую связываться с липидами или маркерами апоптоза.
Как меняются маркеры на мембране фагосомы при ее созревании?
На ранних этапах на мембране присутствуют маркеры ранних эндосом (Rab5, EEA1). По мере созревания они сменяются маркерами поздних эндосом (Rab7, Rab9, LAMP2).
Почему азурофильные гранулы нейтрофилов сливаются с фагосомой позже специфических?
Очередность слияния регулируется уровнем кальция. У азурофильных гранул порог чувствительности к ионам Ca2+ выше, поэтому они ждут большего накопления кальция и предварительного закисления среды.
Что такое незавершенный фагоцитоз?
Это патологический вариант процесса, при котором поглощение микроорганизма произошло, но внутриклеточного киллинга не случилось из-за устойчивости бактерии к бактерицидным факторам.
Что ещё разобрать по теме
- Особенности строения и аффинности различных типов Fcγ-рецепторов (CD64, CD32, CD16).
- Роль фосфоинозитидов и ГТФаз (Arf-6, Rab) в регуляции мембранной динамики.
- Механизмы альтернативного и лектинового путей активации комплемента для опсонизации.
- Молекулярное строение и принцип работы SNARE-комплексов при слиянии гранул.
- Кислородзависимые и независимые механизмы бактерицидности нейтрофилов.
Разберите тему целиком в курсе «Иммунология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Фагоцитоз» и ещё 723 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 23 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Врождённый иммунитет»
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.