فاگوسیتوز چیست؟ — به زبان ساده

۶۰۶۰ بازدید
آخرین به‌روزرسانی: ۰۳ اسفند ۱۴۰۱
زمان مطالعه: ۱۳ دقیقه
فاگوسیتوز چیست؟ — به زبان ساده

روزانه تعداد زیادی میکروب و ذرات خارجی وارد بدن ما می‌شوند. یکی از روش‌های حذف این میکروب‌ها از بدن فرایند فاگوسیتوز است که در آن ذره جامد (سلول مرده، میکروب یا ذرات خارجی) توسط سلول‌های خاصی بلعیده و سپس هضم می‌شوند. در ادامه مطلب توضیحات بیشتری در خصوص فرایند فاگوسیتوز، مکانیسم‌ها و سلول‌های دخیل در آن ارائه می‌شود.

فاگوسیتوز چیست ؟

فاگوسیتوز (Phagocytosis) یا بیگانه‌خواری فرایندی در بدن است که در آن سلول‌های فاگوسیت یا بیگانه‌خوار ذرات بزرگتر از 0٫5 میکرومتر را می‌بلعند و از بدن حذف می‌کنند. این ذرات شامل مواد خارجی، سلول‌های «آپاپتوزی» (Apoptotic) و میکروارگانیسم‌ها می‌شوند.

البته فاگوسیتوز در بعضی موجودات تک‌سلولی مانند آمیب‌ها و اسفنج‌ها نیز وجود دارد ولی در مورد آن‌ها فاگوسیتوز برای خوردن غذا انجام می‌شود. در مورد موجودات پرسلولی فاگوسیتوز معمولا یک واکنش دفاعی است که توسط بعضی از گلوبول‌های سفید خون صورت می‌گیرد.

در فرایند فاگوسیتوز ذرات در اندامکی به نام فاگوزوم (Phagosome) قرار می‌گیرند. غشا و محتویات داخل فاگوزوم بعد از دریافت ذره خارجی طی فرایندی به نام بلوغ فاگوزوم تغییر می‌کند و سپس به لیزوزوم متصل می‌شود. اتصال فاگوزوم بالغ به لیزوزوم، فاگولیزوزوم (Phagolysosome) را ایجاد می‌کند. فاگولیزوزوم دارای آنزیم‌هایی است که می‌تواند ذره خارجی را هضم و تخریب کند.

فاگوسیتوز توسط چه سلول‌هایی انجام می شود ؟

در موجودات تک‌یاخته فاگوسیتوز با هدف جذب مواد غذایی انجام می‌شود. در موجودات پرسلولی نیز تقریبا همه سلول‌ها توانایی فاگوسیتوز کردن دارند اما فقط تعداد کمی از آن‌ها فاگوسیت‌های حرفه‌ای هستند و فاگوسیتوز را با بازده بالا انجام می‌دهند. ماکروفاژ، «نوتروفیل» (Neutrophils)، «منوسیت» (Monocytes)، دندریتیک‌سل، ائوزینوفیل و «استئوکلاست» (Osteoclast) سلول‌های فاگوسیتوز کننده حرفه‌ای در بدن انسان هستند. این سلول‌ها میکروارگانیسم‌ها را می‌بلعند و آنتی‌ژن آن‌ها را روی سطح خود بیان می‌کنند. سلول‌های لنفوسیت آنتی‌ژن‌ها را می‌شناسند و سیستم ایمنی اکتسابی فعال می‌شود.

البته سلول‌های فیبروبلاست،‌ اپی‌تلیال و اندوتلیال نیز توانایی فاگوسیتوز دارند ولی این کار را با بازدهی کم انجام می‌دهند. این سلول‌ها فاگوسیت‌های غیرحرفه‌ای هستند و نمی‌توانند میکروارگانیسم‌ها را فاگوسیتوز کنند. آن‌ها این فرایند را برای حذف سلول‌های مرده و حفظ هموستاز بدن انجام می‌دهند.

ماکروفاژ چیست ؟

ماکروفازها نوعی سلول سیستم ایمنی هستند که در شناسایی، فاگوسیتوز و تخریب باکتری‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها نقش دارند. همچنین آن‌ها آنتی‌ژن‌ها را برای سلول‌های T در سطح غشای خود نمایان می‌کنند. علاوه بر این، ماکروفاژها با آزادکردن مولکول‌های خاصی به نام «سایتوکاین» (Cytokine) سلول‌های دیگر را فرا می‌خوانند و باعث التهاب می‌شوند.

ماکروفاژها از سلول‌های منوسیت خون منشا می‌گیرند و به جای خون در سایر بافت‌های بدن قرار دارند. این سلول‌ها در بافت حرکت می‌کنند و به دنبال میکروارگانیسم یا سلول‌های مرده می‌گردند تا آن‌ها را از بدن حذف کنند. در جدول زیر چند نوع ماکروفاژ و عملکرد آن‌ها را مشاهده می‌کنید.

نوع ماکروفاژمکانعملکرد
ماکروفاژ کیسه‌های هواییکیسه‌های هوایی ریه

فاگوسیتوز ذره‌های کوچک، سلول‌های مرده و باکتری‌ها

شروع و کنترل ایمنی در برابر پاتوژن‌های تنفسی

سلول‌های «کوپفر» (Kupffer)کبد

شروع پاسخ ایمنی

بازسازی بافت کبد

«میکروگلیا» (Microglia)سیستم اعصاب مرکزی

حذف نورون‌های پیر یا مرده

کنترل ایمنی در مغز

ماکروفاژ طحالیطحالحذف گلبول‌های قرمز مرده یا فاقد عملکرد

نوتروفیل چیست ؟

نوتروفیل‌ها یکی از فراوان‌ترین سلول‌های ایمنی در بدن انسان (50 تا 70٪) و موش هستند. این سلول‌ها را از طریق هسته چندقسمتی از سایر سلول‌های سیستم ایمنی در خون شناسایی می‌کنند. گرانول موجود در سیتوپلاسم این سلول‌ها خنثی است و با رنگ‌های اسیدی و بازی رنگ‌آمیزی نمی‌شود. سلول نوتروفیل کروی و اندازه‌ای در حدود 12 میکرون دارد.

نوتروفیل‌ها اولین گلبول‌های سفیدی هستند که به محل جراحت و عفونت می‌روند و با انجام فاگوسیتوز و فاکتورهای ضدمیکروبی مسئولیت خود را انجام می‌دهند. نوتروفیل‌ها شناسایی و فاگوسیتوز میکروب‌ها را هم به صورت مستقیم از طریق گیرنده‌های شناسایی الگو و هم به صورت غیر مستقیم از طریق گیرنده‌های اپسونیک انجام می‌دهند.

نوتروفیل
نوتروفیل‌ها هسته‌ای چند قسمتی دارند.

منوسیت چیست ؟

منوسیت‌ها نوعی سلول ایمنی هستند که از مغز استخوان منشا گرفته‌ و در خون وجود دارند. این سلول‌ها می‌توانند به ماکروفاژ و دندریتیک‌سل تمایز پیدا کنند و از خون به بافت منتقل شوند. این سلول‌ها ظاهر «آمیبی» (Amoeboid) دارد یعنی می‌تواند شکل خود را تغییر دهد.

سیتوپلاسم منوسیت‌ها فاقد گرانول است. این سلول‌ها هسته بزرگی دارند که معمولا به شکل کلیه در مرکز این سلول‌ها قرار گرفته است. معمولا 2 تا 8٪ از سلول‌های گلبول‌های سفید موجود در گردش خون را تشکیل می‌دهند. این سلول‌ها از لوکوسیت‌های دیگر بزرگ‌تر هستند و اندازه‌ای در حدود 16 تا 22 میکرون دارند.

منوسیت‌ها برای سیستم ایمنی اکتسابی سه کار مهم را انجام می‌دهند.

  • فاگوسیتوز
  • بیان آنتی‌ژن در سطح خود
  • تولید سایتوکاین
منوسیت
سلول‌های منوسیت با رنگ‌آمیزی گیمسا

دندریتیک سل چیست ؟

دندریتیک‌سل‌ها نوعی سلول ایمنی هستند که روی سطح غشای خود آنتی‌ژن بیان می‌کنند و نقش مهمی در ایمنی اکتسابی دارند. این سلول‌ها در بافت‌هایی که با بیرون بدن تماس دارند بیشتر دیده می‌شود. برای مثال در موکوس ریه، سلول‌های اپی‌تلیال پوست، لوله گوارش و بینی تعداد زیادی دندریتیک‌سل وجود دارد. همچنین شکل نابالغ این سلول‌ها در خون یافت می‌شود.

شکل نابالغ این سلول‌ها به طور مداوم با استفاده از گیرنده‌های TLR محیط اطراف را برای وجود ویروس و باکتری بررسی می‌کند. این سلول همچنین می‌تواند آن‌ها را فاگوسیتوز کند. پس از فاگوسیتوز میکروارگانیسم‌ها، پروتئین‌های مربوط به آن‌ها را به قطعات کوچک تجزیه می‌کند و در هنگام بلوغ توسط مولکول MHC در سطح سلول قرار می‌دهد.

دندریتیک سل

ائوزینوفیل چیست ؟

ائوزینوفیل‌‌ها یا اسیدوفیل‌ها نوعی سلول ایمنی متعلق به سیستم ایمنی ذاتی هستند که با عفونت‌های انگلی و بعضی از عفونت‌های ویروسی مقابله می‌کند. سیتوپلاسم این سلول‌ها پر از گرانول است که با رنگ قرمز «ائوزین» (Eosin) رنگ می‌گیرد. به همین خاطر به آن ائوزینوفیل به معنی ائوزین‌دوست می‌گویند. اندازه آن‌ها مشابه نوتروفیل است (در حدود 12 میکرون) و 2 تا ۴٪ سلول‌های ایمنی بدن را تشکیل می‌دهند.

این سلول همراه با ماستوسیت و بازوفیل، مکانیسم‌های مربوط به آلرژی و آسم را نیز کنترل می‌کند. همچنین می‌توانند ذراتی که با آنتی‌بادی علامت‌گذاری شده‌اند را فاگوسیتوز کنند. حمله اولیه ائوزینوفیل‌ها به پاتوژن هدف به صورت آزادکردن (اگزوسیتوز) مواد سمی مثل نیتریک‌اکسید و آنزیم‌های سیتوتوکسیک روی سطح آن‌ها است.

ائوزینوفیل
داخل سیتوپلاسم سلول ائوزینوفیل گرانول‌های قرمزرنگ دیده می‌شود.

تفاوت فاگوسیتوز و اندوسیتوز چیست ؟

فاگوسیتوز و «اندوسیتوز» (Endocytosis) هر دو شامل فرایندی می‌شوند که در آن مواد به درون سلول آورده می‌شود. تفاوت اصلی این دو فرایند با هم این است که در اندوسیتوز مواد و مایعات اطراف سلول توسط وزیکول غشای سلولی به داخل سلول می‌آیند. در صورتی‌که در فاگوسیتوز یک ذره جامد بزرگ توسط فاگوزوم به داخل سلول وارد می‌شود. معمولا از اندوسیتوز به عنوان یک عبارت کلی استفاده می‌کنند که فاگوسیتوز، پینوسیتوز و اندوسیتوز وابسته به گیرنده انواع آن را تشکیل می‌دهند.

تفاوت فاگوسیتوز و پینوسیتوز چیست ؟

فاگوسیتوز به بلع و هضم مواد جامد اطراف سلول گفته می‌شود در صورتی که در پینوسیتوز، سلول مایع اطراف خود را می‌بلعد. پینوسیتوز به مکانیسم نوشیدن و فاگوسیتوز به فرایند غذا خوردن معروف است.

در انسان پینوسیتوز وقتی اتفاق می‌افتد که سلول مواد مغذی یا مواد زائدی که در مایع اطرافش وجود دارد را جذب می‌کند. مولکول‌های مغذی مثل چربی‌ها، قندها، پروتئین‌ها، یون‌ها و سایر مولکول‌های کوچک می‌توانند پینوسیتوز را فعال کنند. به وزیکول سلولی که در فرایند پینوسیتوز به وجود می‌آید، پینوزوم (Pinosome) می‌گویند.

انواع اندوسیتوز و فاگوسیتوز

براساس اندازه پینوزوم، پینوسیتوز به دو دسته ماکروپینوسیتوز (Macropinocytosis) و میکروپینوسیتوز (Micropinocytosis) تقسیم می‌شود.

  • ماکروپینوسیتوز یک اندوسیتوز غیراختصاصی است که در اکثر سلول‌های بدن اتفاق می‌افتد. در این فرایند ذرات مغذی مثل کربوهیدرات، آمینواسید و چربی وارد بدن می‌شوند.
  • میکروپینوسیتوز نوعی اندوسیتوز است که وزیکول‌های حاصل از آن معمولا کمتر از 0٫1 میکرون هستند. معمولا وقتی اتفاق می‌افتد که دامین لیپیدی در سطح سلول به مولکول هدف اختصاصی خود متصل شود.

تفاوت پینوسیتوز و فاگوسیتوز در جدول زیر نوشته شده‌اند.

فاگوسیتوزپینوسیتوز
تعریفبلع سلولی ذرات جامدبلع سلولی مایعات
وظیفه

پاسخ ایمنی

جذب مواد مغذی

نظارت ایمنی

جذب مواد مغذی

نوع سلولمعمولا سلول‌های ایمنیتقریبا همه سلول‌ها
مثالماکروفاژسلول پوست

مراحل فاگوسیتوز چه هستند ؟

سلول برای فاگوسیتوز کردن ذره خارجی به انجام مراحل مختلفی نیاز دارد. برای این‌که این مراحل را ساده‌تر توضیح دهیم فرض کنیم که ماکروفاژ (نوعی سلول سیستم ایمنی) می‌خواهد یک ویروس را فاگوسیتوز کند. ماکروفاژ برای این کار مراحل زیر را طی می‌کند.

  • سلول و ویروس باید با هم در ارتباط باشند. گاهی اوقات به طور تصادفی سلول ایمنی به یک ویروس در جریان خون برخورد می‌کند. در بعضی موارد نیز سلول در نتیجه فرایند «کموتاکسی» (Chemotaxis) به دنبال ویروس می‌رود. کموتاکسی به معنی حرکت ارگانیسم یا سلول در پاسخ به تحریک شیمیایی است.
    بیشتر سلول‌های سیستم ایمنی در پاسخ به «سایتوکاین‌ها» (Cytokine) حرکت می‌کنند. سایتوکاین یکی از پروتئین‌های مربوط به پیام‌رسانی سلول است که به سلول‌های ایمنی خبر می‌دهد در نقطه‌ای از بدن یک ذره (در اینجا ویروس) وجود دارد. سلول ایمنی هم به دنبال سایتوکاین می‌رود تا ویروس را پیدا کند.
اتصال ویروس به ماکروفاژ در فاگوسیتوز
در مرحله اول فاگوسیتوز، ماکروفاژ با استفاده از گیرنده به ویروس متصل می‌شود.
  • ویروس به گیرنده سطح سلول ماکروفاژ متصل می‌شود. در نظر داشته باشید که سلول‌های مختلف گیرنده‌های متفاوتی در سطح خود دارند. بعضی از این گیرنده‌ها عمومی هستند یعنی مولکول‌های که توسط سلول میزبان تولید شده است را از مولکول‌های بیگانه تشخیص دهند. بعضی از این گیرنده‌ها نیز اختصاصی هستند مثل آنتی‌بادی‌ها.
  • ماکروفاژ ویروس را دربر می‌گیرد. بعد از این که ویروس به گیرنده ماکروفاژ متصل شد، غشای ماکروفاژ برآمدگی‌هایی در اطراف ویروس ایجاد می‌کند که به آن «سودوپودیا» (Pseudopod) می‌گویند. این برامدگی به هم‌ می‌رسند و ویروس را در داخل یک غشا به داخل سلول منتقل می‌کنند.
فاگوسیتوز
در مرحله دوم فاگوسیتوز، ماکروفاژ ویروس را احاطه می‌کند.
  • غشای سلولی ماکروفاژ کاملا ویروس را احاطه می‌کند و ساختاری شبیه حباب به نام فاگوزوم را می‌سازد. لبه‌های سودوپودیا به هم می‌رسند و ویروس را درون یک محفظه بسته به داخل سلول می‌فرستند.
  • فاگوزوم به لیزوزوم متصل می‌شود و فاگولیزوزوم را به وجود می‌آورد. لیزوزوم هم مانند فاگوزوم، یک اندامک شبیه حباب است. لیزوزوم می‌تواند مواد زائد داخل سلول را هضم کند. در نتیجه، با اتصال لیزوزوم به فاگوزوم، ذرات موجود در آن هضم می‌شوند.
فاگوزوم در فاگوسیتوز
ویروس داخل فاگوزوم قرار می‌گیرد و پس از آن وزیکول و لیزوزوم به آن می‌پیوندند تا فرایند فاگوسیتوز کامل شود.
  • فاگولیزوزوم pH پایینی دارد تا ذرات را تجزیه کند. کم کردن pH باعث اسیدی شدن محیط داخل فاگولیزوزوم می‌شود تا ذرات موجود در آن تجزیه و هضم شوند. البته بعضی از ویروس‌ها مثل آنفولانزا می‌توانند از این شرایط اسیدی فرار کنند.
  • بعد از خنثی شدن مواد موجود در فاگولیزوزوم، اجسام باقی‌مانده به وجود می‌آید که حاوی مواد دفعی است. این اجسام باقی‌مانده در نهایت از سلول خارج می‌شوند.

شناسایی ذره هدف توسط بیگانه خوار

اولین مرحله فاگوسیتوز شناسایی ذره هدف است که توسط گیرنده‌های اختصاصی روی سلول‌های بیگانه‌خوار انجام می‌شود. به گیرنده‌هایی که به طور اختصاصی «الگوی مولکولی پاتوژن» (Pathogen-associated Molecular Patterns | PAMPs) را شناسایی می‌کنند، «گیرنده‌های شناسایی الگو» (Pattern-recognition Receptors | PRRs) می‌گویند.

بعضی از این گیرنده‌ها فرایند فاگوسیتوز را شروع می‌کنند که به آن‌ها گیرنده‌های غیر‌اپسونیک (Non-opsonic) می‌گویند. گروه دیگری از این PRRها برای مثال ‎TLR‎‎ (Toll-like Receptors)‎‎ به PAMP متصل می‌شود ولی فرایند فاگوسیتوز را القا نمی‌کند. این گیرنده‌ها الگوی مولکولی پاتوژن را شناسایی می‌کنند و به گیرنده‌های اصلی فاگوسیتیک کمک می‌کنند فرایند فاگوسیتوز کارامد شود.

ذرات بیگانه نیز به طور غیرمستقیم توسط گیرنده‌های اپسونیک شناسایی می‌شود. گیرنده‌های آنتی‌بادی و کمپلمان مثالی از گیرنده‌های اپسونیک هستند.

گیرنده‌های غیراپسونیک چه هستند ؟

این گیرنده‌ها به طور مستقیم میکروارگانیسم‌ها و سلول‌های اپوپتوزی را شناسایی می‌کنند و فرایند فاگوسیتوز را راه می‌اندازند.

گیرنده میکروارگانیسم‌ها

بعضی از گیرنده‌هایی که می‌توانند به طور مستقیم به PAMPها متصل شوند و فاگوسیتوز را شروع کنند شامل Dectin-1 ،Mincle ،MCL و DC-SIGN می‌شوند که همگی جزو خانواده «گیرنده‌های لکتین کلاس ‎(C-type Lectin Receptors) »C هستند.

  • ‎Dectin-1‎، پلی‌ساکارید مخمر را شناسایی می‌کند.
  • Mincle، «ترهالوز دیمیکولات» (Trehalose Dimycolate | TDM) را شناسایی می‌کند که روی دیواره سلولی برخی مایکوباکتریوم‌ها وجود دارد.
  • MCL هم TDM و هم α-مانان (α-mannan) را شناسایی می‌کند. مطالعات نشان داده که در غشای سلول‌های «میلویید» (Myeloid)، MCL و Mincle با یکدیگر هترودیمر تشکیل می‌دهند و بازدهی فرایند فاگوسیتوز را افزایش می‌دهند.
  • DC-SIGN «فوکوسیلات گلایکان» (Fucosylated Glycans) و «مانوز گلایکان» (Mannose-rich Glycans) را شناسایی می‌کنند که در سطح سلول‌های بعضی ویروس‌ها، باکتری‌ها و قارچ‌ها وجود دارد.

سایر گیرنده‌های PAMP نیز در فاگوسیتوز نقش دارند اما هنوز مشخص نشده است که این گیرنده‌ها به طور مستقیم فرایند فاگوسیتوز را شروع می‌کنند یا تنها با اتصال به ذره خارجی آن را به نزدیک سلول بیگانه‌خوار می‌آورند. موارد زیر مثالی از این گیرنده‌ها هستند.

  • CD14: گیرنده پروتئین‌های متصل به «لیپوپلی‌ساکارید» (LPS) است.
  • Scavenger Receptor A: با نام SR-A نیز شناخته می‌شود و شناسایی LPS باکتری‌های گرم مثبت و باکتری «نایسریا مننژیتیس» (Neisseria Meningitidis) را به عهده دارد.
  • CD36: این گیرنده گلبول‌های قرمز آلوده به «پلاسمودیوم فارسیپارم» (Plasmodium Falciparum) را شناسایی می‌کند.
  • MARCO: در تشخیص بسیاری از باکتری‌ها نقش دارد.

جدول زیر گیرنده‌های غیراپسونیک انسان و لیگاند آن‌ها را خلاصه کرده است.

گیرنده لیگاند
Dectin-1

کلاژن-بتا قارچ

پلی‌ساکارید برخی مخمرها

Mincleترهالوز دیمیکولات مایکوباکتریم‌ها
MCL

 ترهالوز دیمیکولات

α-مانان

DC-SIGN

فوکوسیلات گلایکان

مانوز گلایکان

Mannose Receptorمانان
CD14پروتئین متصل به لیپوپلی‌ساکارید
Scavenger Receptor A

لیپوپلی‌ساکارید

لیپوتیکوئیک اسید

CD36گلبول‌های قرمز آلوده به پلاسمودیوم فارسیپارم
MARCOباکتری‌ها

گیرنده سلول‌های آپاپتوزی

در موجودات پرسلولی بسیاری از سلول‌ها روزانه برای حفظ هموستاز بدن خودکشی یا «آپاپتوز» (Apoptosis) می‌کنند. این سلول‌های آپاپتوزی توسط فاگوسیتوز از بدن حذف می‌شوند. شناسایی سلول‌های آپاپتوزی توسط شناسایی مولکول‌هایی موجود روی سطح غشای این سلول‌ها، انجام می‌شود. این مولکول‌ها شامل «لیزوفسفاتیدیل‌کولین» (Lysophosphatidylcholine) و «فسفاتیدیل‌سرین» (Phosphatidyl Serine | PS) هستند که به فاگوسیت‌ها پیام «منو بخور» می‌دهند.

سلول‌های بیگانه‌خوار به طور مستقیم از طریق گیرنده‌های TIM-1 ،TIM-4 ،Stabilin-2 و BAI-1 فسفاتیدیل‌سرین را شناسایی و سلول آپاپتوزی را فاگوسیتوز می‌کنند. جدول زیر گیرنده‌های سلول‌های آپوپتوزی در فاگوسیت‌های انسان را نشان می‌دهد.

بعضی از سلول‌های طبیعی و سالم بدن مثل لنفوسیت T و B در غشای خود مقدار قابل توجهی PS دارند. این سلول‌ها علاوه بر PS مولکول‌های دیگری مثل CD47 را نیز در غشا قرار می‌دهند که به سلول‌های بیگانه‌خوار پیام «منو نخور» بدهد. گیرنده CD47 در فاگوسیت‌ها،‌ SIRPα نام دارد که در صورت اتصال به CD47 فعال می‌شود و از سرهم‌بندی شدن فیلامنت اکتین جلوگیری می‌کند.

گیرنده لیگاند
TIM-1فسفاتیدیل‌سرین
TIM-4فسفاتیدیل‌سرین
Stabilin-2فسفاتیدیل‌سرین
BAI-1فسفاتیدیل‌سرین
Lactadherin و αVβ3MFG-E8
αVβ5سلول آپاپتوزی
CD36لیپیدهای اکسید شده
CD14فسفاتیدیل‌سرین

گیرنده‌های اپسونیک

ذرات خارجی توسط اپسونین‌ها نشانه‌گذاری می‌شوند و سپس توسط گیرنده‌های سلول‌های بیگانه‌خوار شناسایی و فاگوسیتوز می‌شوند. اپسونین پروتئینی است که توسط بدن ما ساخته می‌شود و به ذرات خارجی می‌چسبد. پادتن‌ها (IgG)، اجزای کمپلمان مثالی برای اپسونین‌ها هستند. گیرنده‌های غشایی فاگوسیت‌ها اپسونین را شناسایی می‌کند و فرایند فاگوسیتوز را انجام می‌دهند. در ادامه برخی از این گیرنده‌ها توضیح داده می‌شوند.

گیرنده‌های Fcγ

گیرنده‌های Fcγ یا به اختصار FcγR، گلیکوپروتئین‌هایی هستند که به طور اختصاصی به بازوی FC مولکول‌های IgG (نوعی پادتن) متصل می‌شوند و فاگوسیتوز را راه می‌اندازند.

سه مدل FcγR در سلول‌های انسان بیان می‌شود که در بخش زیر توضیح داده شده‌اند.

  • FcγRI یا CD64: این گیرنده سه دامین مشابه Ig دارد. تمایل زیادی برای اتصال به IgG توسط این دامین‌ها وجود دارد.
  • FcγRII یا CD32: این گیرنده دو دامین مشابه Ig دارد و تمایل کمی برای اتصال به IgG توسط این دامین‌ها به وجود می‌آید. دارای دو ایزوفرم زیر است.
    • FcγRIIa: بیشتر در سلول‌های فاگوسیت بیان می‌شود.
    • FcγRIIb: بیشتر در سلول‌های لنفوسیت B بیان می‌شود. به عنوان یک تنظیم‌کننده منفی عملکردهای سلولی مانند فاگوسیتوز عمل می‌کند.
  • FcγRIII یا CD16: این گیرنده دو دامین مشابه Ig دارد و تمایل کمی برای اتصال به IgG توسط این دامین‌ها به وجود می‌آید. دارای دو ایزوفرم زیر است.
    • FcγRIIIa: در ماکروفاژ، سلول «کشنده طبیعی» (Natural Killer (NK) cells)، بازوفیل، «ماستوسیت» (Mast Cell) و دندریت‌سل بیان می‌شود.
    • FcγRIIIb: به طور اختصاصی در نوتروفیل‌ها بیان می‌شود.
گیرنده‌ های Fcγ انسان
گیرنده‌ های Fcγ انسان

گیرنده‌های کمپلمان

گیرنده‌های کمپلمان به مولکول‌های کمپلمانی که روی سطح میکروارگانیسم‌ها یا سلول‌ها قرار گرفته‌اند متصل می‌شوند و فاگوسیتوز را انجام می‌دهند. این گیرنده‌ها به سه دسته زیر تقسیم می‌شوند.

  1. دسته اول شامل گیرنده‌های CR1 و CR2 که توسط تکرارهای کوتاه Consensus ایجاد شده‌اند.
  2. گروه دوم شامل CR3 و CR4 است که به خانواده اینتگرین-β2 تعلق دارند.
  3. دسته سوم شامل CRIg است که به خانواده ایمنوگلوبولین-Ig تعلق دارد.

گیرنده اینتگرین αMβ2 که با نام‌های CD11b/CD18 ،CR3 و Mac-1 نیز شناخته می‌شود به iC3b (یکی از اجزای کمپلمان) متصل می‌شود. این گیرنده یکی از کارامدترین گیرنده‌های کمپلمان است که باعث فاگوسیتوز می‌شود.

تشکیل فاگوزوم

وقتی گیرنده سلول‌های بیگانه‌خوار به لیگاند ذره‌ خارجی یا سلول آپاپتوزی متصل می‌شود، فرایند فاگوسیتوز آغاز می‌شود. این گیرنده‌ها مسیرهای پیام‌رسانی را فعال می‌کنند که اکتین موجود در اسکلت سلولی و ترکیبات غشا را کنترل می‌کنند. در نتیجه فعال شدن این مسیرهای سیگنالینگ، در غشای سلول برامدگی‌هایی به وجود می‌آید که ذره بیگانه را احاطه کند. در نهایت این برامدگی‌های غشا به هم می‌پیوندند و یک وزیکول حاوی ذره خارجی را تشکیل می‌دهند که فاگوزوم نام دارد.

هنگام تشکیل فاگوزوم ترکیب چربی (لیپیدی) غشای سلولی تغییر می‌کند. در فاگوسیتوزی که توسط گیرنده‌های Fcγ شروع شده باشد، یک نوع لیپید به نام «فسفاتیدیل اینوزیتول بی‌فسفات» (PI(4,5)P2) ابتدا در فنجان فاگوسیتوزی تجمع می‌یابد ولی بعد از آن به سرعت کاهش پیدا می‌کند. کاهش این لیپید برای داخل بردن ذره بیگانه ضروری است چون احتمالا فیلامنت‌های اکتین موجود در اسکلت سلولی را بهم می‌ریزد.

هم‌زمان با تغییر ترکیبات لیپیدی غشا، ساختار اسکلت سلولی نیز برای تشکیل وزیکول فاگوسیتوزی تغییر می‌کند. این تغییرات در مراحل زیر خلاصه می‌شوند.

  1. ابتدا اسکلت سلولی تخریب می‌شود.
  2. سودوپودیا توسط تشکیل فیلامنت‌های جدید اکتین ایجاد می‌شود.
  3. در پایه فنجان فاگوسیتوزی رشته‌های اکتین دپلیمریزه می‌شوند در حالی که در بخش بیرونی فنجان فاگوسیتوزی به هم می‌پیوندد.

مکانیسم تشکیل فاگوزوم در فرایند فاگوسیتوز

وقتی فاگوسیتوز شروع می‌شود، اسکلت سلولی مربوط به غشای تشکیل‌دهنده فاگوزوم تغییر می‌کند. این تغییرات توسط «کرونین» (Coronin)، «کوفیلین» (Cofilin) و «ژلسولین» (Gelsolin) انجام می‌شود.

  1. کرونین-1 در محل ایجاد فاگوزوم تجمع پیدا می‌کند و فیلامنت‌های اکتین را به رشته‌های خطی تبدیل می‌کند که توسط کوفیلین و ژلسولین تغییر کنند. فعالیت این آنزیم‌ها توسط لیپیدهایی مثل PI(4,5)P2 کنترل می‌شود.
  2. فیلامنت‌های اکتین جدید توسط کمپلکس پروتئینی Arp2/3 ایجاد می‌شوند تا سودوپودیا شکل بگیرد.
    • در فاگوسیتوزی که توسط گیرنده FcγR شروع شده باشد، Cdc42 و لیپید PI(4,5)P2 پروتئین‌های WASP و N-WASP را فعال می‌کنند که باعث فعالیت Arp2/3 در فنجان فاگوسیتوزی می‌شود.
    • در فاگوسیتوزی که توسط گیرنده‌های کمپلمان شروع شده باشد، پلیمریزاسیون اکتین توسط نوعی GTPase به نام Rho صورت می‌گیرد. Rho از طریق Rho Kinase و Myosin II کمپلکس Arp2/3 را فعال می‌کند.
  3. برای اتصال برآمدگی‌های غشا به یکدیگر و تشکیل فاگوزوم، فیلامنت اکتین از فنجان فاگوزومی حذف می‌شود تا انحنای غشای دور ذره کامل شود. مکانیسم حذف اکتین با اتمام پلیمریزاسیون و دپلیمریزاسیون فیلامنت‌های باقی‌مانده صورت می‌گیرد. هر دو مرحله توسط آنزیم PI3 کیناز کنترل می‌شوند.

به نظر می‌رسد که پروتئین میوزین نیز در تشکیل فاگوزوم نقش داشته باشد. در ماکروفاژها کلاس II و IXb میوزین در پایه فنجان آپوپتوزی تجمع پیدا می‌کنند در صورتی که میوزین Ic در محل اتصال لبه‌های فاگوزوم قرار می‌گیرند. میوزین V نیز بعد از بسته شدن غشای فاگوزوم دیده می‌شود.

بلوغ فاگوزوم

بعد از این‌که فاگوزوم تشکیل می‌شود و ذره را به داخل سلول می‌آورد، ترکیبات غشا و محتویات آن تغییر می‌کند و فاگولیزوزوم را ایجاد می‌کند. فاگولیزوزوم می‌تواند ذره را هضم کند. به این تغییرات بلوغ فاگوزوم می‌گویند که شامل اتصال اندوزوم اولیه، اندوزوم ثانویه و در نهایت لیزوزوم به فاگوزوم است. این مراحل در ادامه به طور کامل توضیح داده شده‌اند.

تشکیل فاگوزوم اولیه در فاگوسیتوز

فاگوزومی که به داخل سلول می‌آید به اندوزوم اولیه متصل می‌شود. اتصال غشای فاگوزوم به اندوزوم اولیه توسط یک GTPase کوچک به نام Rab5 کنترل می‌شود. Rab5 از مولکول EEA1 استفاده می‌کند و اتصال فاگوزوم با اندوزوم اولیه را ممکن می‌کند. EEA1 به عنوان یک پل بین فاگوزوم با اندوزوم اولیه عمل می‌کند. اگرچه فاگوزوم با اندوزوم‌های متعددی ترکیب می‌شود ولی در اندازه آن تغییری به وجود نمی‌آید. چون همزمان وزیکول‌های بازیافتی (Recycling Endosomes) از آن جدا می‌شود.

تشکیل فاگوزوم ثانویه در فاگوسیتوز

همان‌طور که فرایند بلوغ فاگوزوم پیش می‌رود، Rab5 از بین می‌رود و به جای آن Rab7 روی غشای فاگوزوم اولیه قرار می‌گیرد. این مولکول اتصال فاگوزوم اولیه به اندوزوم ثانویه را ممکن می‌کند. در همین زمان، مولکول‌های V-ATPase نیز در سطح فاگوزوم تجمع پیدا می‌کنند. این مولکول‌ها پروتون ($$H^{+}$$) را به داخل فاگوزوم وارد می‌کنند و آن را اسیدی می‌کنند (pH در حدود 5٫5 تا 6).

بلوغ فاگوزوم
برای مشاهده تصویر در اندازه بزرگ‌تر روی آن کلیک کنید.

تشکیل فاگولیزوزوم

در مرحله آخر بلوغ فاگوزوم، لیزوزوم به فاگوزوم ثانویه متصل می‌شود و فاگولیزوزوم را ایجاد می‌کند. فاگولیزوزوم به دلیل ویژگی‌های خاصی که دارد، ذرات خارجی، میکروارگانیسم‌ها و سلول‌های اپاپتوزی را هضم می‌کند. این ویژگی‌ها شامل موارد زیر هستند.

  • فاگولیزوزوم‌ها به دلیل وجود تعداد زیادی پمپ V-ATPase بسیار اسیدی هستند.
  • در غشای فاگولیزوزوم‌، کمپلکس اکسیداز NADPH وجود دارد که گونه‌های اکسیژن فعال (ROS) مثل یون «سوپراکسید» ($$O2^{-}$$) را ایجاد می‌کند. یون سوپراکسید به $$H_{2}O_{2}$$ تبدیل می‌شود.
  • در غشای فاگولیزوزوم‌ آنزیم «میلوپراکسیداز» (Myeloperoxidase) وجود دارد که باعث واکنش $$H_{2}O_{2}$$ و یون کلر می‌شود تا هیپوکلرواسید ایجاد کند که یک میکروب‌کش قوی است.
  • آنزیم‌های هیدرولیتیک متنوعی مثل «کاتپسین» (Cathepsin)، «پروتئاز» (Proteases)،‌ «لیزوزیم» (Lysozyme) و «لیپاز» (Lipase) در فاگولیزوزوم‌ وجود دارند که باعث هضم اجزای میکروارگانیسم‌ها می‌شوند.

جمع‌بندی

فاگوسیتوز فرایندی است که در آن سلول‌های خاصی از بدن، ذرات جامد را می‌بلعند و سپس هضم می‌کنند. معمولا این سلول‌ها جزو سیستم ایمنی هستند ولی سلول‌هایی مانند فیبروبلاست نیز توانایی فاگوسیتوز دارند.

برای انجام فاگوسیتوز سلول بیگانه‌خوار، ذره خارجی را با بازوهایش احاطه می‌کند و آن را همراه بخشی از غشا به داخل سلول می‌فرستد (فاگوزوم). در داخل سلول لیزوزوم و اندوزوم‌های دیگر به فاگوزیم ملحق می‌شوند و آنزیم‌های لازم برای تجزیه ذره خارجی را فراهم می‌کنند تا آن را از بین ببرند.

بر اساس رای ۱۴ نفر
آیا این مطلب برای شما مفید بود؟
اگر بازخوردی درباره این مطلب دارید یا پرسشی دارید که بدون پاسخ مانده است، آن را از طریق بخش نظرات مطرح کنید.
منابع:
British society for ImmunologywikipediaPhagocytosis: Our Current Understanding of a Universal Biological Processkhan academy
۱ دیدگاه برای «فاگوسیتوز چیست؟ — به زبان ساده»

مطلب مفيدي بود. متشکرم

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *