آندوسیتوز چیست؟ – درون بری به زبان ساده + تفاوت با اگزوسیتوز

غشای پلاسمایی که مرز بین سلول و محیط خارج آن را می‌سازد، نیمه‌تراوا است. یعنی به برخی مولکول‌های کوچک و یون‌ها اجازه عبور می‌دهد ولی سایر مولکول‌های کوچک باید از کانال‌ها و پمپ‌های موجود در آن برای ورود و خروج خود استفاده کنند. با این حال مواد بزرگ نمی‌توانند از این کانال و پمپ‌ها هم استفاده کنند. برای این مواد روش آندوسیتوز یا درون بری وجود دارد. اندوسیتوز یک فرایند سلولی است که به وسیله آن می‌توان مواد خارج سلولی را به همراه بخشی از غشا به داخل سلول آورد. انواع مختلفی از اندوسیتوز بر اساس نوع محموله‌ ورودی به سلول (از هورمون‌ها و مواد مغذی کوچک تا مواد بزرگی مثل باکتری‌ها) وجود دارد. بعد از فرایند اندوسیتوز بخشی از غشا که به داخل سلول وارد شده به غشای پلاسمایی اصلی برمی‌گردد و بخشی از آن نیز تجزیه می‌شود. تعادل میان میزان غشای بازگردانده شده و میزان غشای تجزیه شده ساختار غشای پلاسمایی را تعیین می‌کند. در این مطلب تلاش شده انواع اندوسیتوز و مسیرهای دخیل در آن به طور کامل توضیح داده شود.

آندوسیتوز چیست ؟

واژه «اندوسیتوز» (Endocytosis) یا درون‌ بری اولین بار توسط «ویسکانت دوو» (Christian de Duve) در سال 1963 ارائه شد که از واژه یونانی «éndon» به معنای درون، «kutos» به معنای ظرف توخالی و «osis» به معنای شرایط گرفته شده است. آندوسیتوز فرایندی است که در آن سلول مواد خارج سلولی را با قرار دادن داخل بخشی از غشا و تشکیل وزیکول به داخل سلول می‌آورد.

اندوسیتوز سلول را قادر می‌سازد تا مواد مغذی خارج سلول، گیرنده‌های فعال غشای سلول را به داخل سلول وارد کند. همچنین اندوسیتوز امکان وارونه کردن لیپیدها و پروتئین‌های غشایی را نیز فراهم می‌کند. برخی از سلول‌های بدن با اندوسیتوز می‌توانند میکروارگانیسم‌ها و سلول‌های مرده اطراف سلول را حذف کنند.

مراحل آندوسیتوز

اندوسیتوز به شیوه‌های مختلفی انجام می‌شود اما می‌توان به طور کلی مراحل زیر را برای آن در نظر گرفت.

1. غشای پلاسمایی کمی به داخل می‌رود و گودال ایجاد می‌کند.
2. مواد خارجی سلولی در این گودال قرار می‌گیرند.
3. لبه‌های گودال ایجاد شده در غشای پلاسمایی به یکدیگر نزدیک می‌شوند و کاملا به یکدیگر جوش می‌خورند.
4. مواد خارج سلولی درون غشای پلاسمایی به دام می‌افتد و به داخل سلول می‌رود.

تفاوت آندوسیتوز و اگزوسیتوز چیست ؟

آندوسیتوز و «اگزوسیتوز» (Exocytosis) هر دو روش‌هایی هستند که برای عبور دادن مواد نسبتا بزرگ از غشا استفاده می‌شوند. در آندوسیتوز مواد سلولی به داخل سلول وارد می‌شوند در صورتی که در اگزوسیتوز یا برون‌رانی مواد به خارج سلول منتقل می‌شوند. تصویر بالا این تفاوت را به خوبی نشان می‌دهد.

از اگزوسیتوز برای حذف سموم و مواد زائد داخل سلول، ترمیم غشای سلول و همچنین انتقال مواد برای برقراری ارتباط میان سلول‌ها استفاده می‌شود. تفاوت اندوسیتوز و اگزوسیتوز در جدول زیر نوشته شده است.

تفاوت اندوسیتوز و ترنسیتوز چیست ؟

ترنسیتوز ترکیبی از آندوسیتوز (درون بری) و اگزوسیتوز است. در این روش ماکرومولکول‌های سطح غشا (سلول‌های قطبی) اندوسیتوز می‌شوند و از طریق وزیکول به داخل سلول می‌آیند. سپس درون سلول حرکت می‌کنند و از طریق وزیکول دوباره به قسمت دیگری از غشا متصل می‌شوند. اما تعریف اندوسیتوز تنها انتقال مواد به داخل سلول از طریق تشکیل وزیکول است.

سلول‌های قطبی یا قطبیت سلولی به عدم تقارن در داخل سلول‌ها گفته می‌شود. این عدم تقارن می‌تواند در شکل سلول، ساختار یا محل قرار گرفتن اجزای داخل سلولی آن باشد. بیشتر سلول‌های اپی‌تلیال، سلول‌های مهاجر و سلول‌های در حال تکامل برای انجام فعالیت خود به قطبیت سلول نیاز دارند. در این نوع سلول‌ها معمولا ترنسیتوز انجام می‌شود.

انواع اندوسیتوز

آندوسیتوز یا درون بری را می‌توان بر اساس نوع و اندازه محموله‌ای که به داخل سلول وارد می‌شود به انواع مختلفی تقسیم کرد. تصویر زیر انواع آندوسیتوز را نشان می‌دهد.

• «ماکروپینوسیتوز» (Macropinocytosis)
• «آندوسیتوز به واسطه گیرنده» (Receptor-mediated Endocytosis)
• «آندوسیتوز سریع وابسته به اندوفیلین» (Fast Endophilin-mediated Endocytosis | FEME)
• «اندوسیتوز وابسته به فلوتیلین» (Flotillin-associated Endocytosis)
• «اندوسیتوز غیروابسته به کلاترین/ وزیکول غنی از گلیکوفسفاتیدیلینوزیتول» (CLIC/GEEC)
• «کاوئولا» (Caveolae)
• «فاگوسیتوز» (Phagocytosis)

فاگوسیتوز

فاگوسیتوز که به فرایند غذا خوردن سلول معروف است فرایندی است که در آن معمولا ذرات بزرگ‌تر از 500 نانومتر به داخل سلول وارد می‌شوند. در یوکاریوت‌های پست مانند آغازیان از این فرایند برای انتقال مواد غذایی به داخل سلول استفاده می‌شود. در حالی که در پستانداران، فاگوسیتوز توسط گروه خاصی از سلول‌ها مانند نوتروفیل و ماکروفاژ برای حذف سلول‌های مرده و میکروارگانیسم‌ها استفاده می‌شود.

مراحل فاگوسیتوز

فاگوسیتوز در پنج مرحله انجام می‌شود که این مراحل به شرح زیر هستند.

• شناسایی: سلول بیگانه‌خوار یا فاگوسیت آنتی‌ژن یا ذره خارجی را شناسایی می‌کند و برای انجام فرایند بیگانه‌خواری به سمت آن حرکت می‌کند.
• اتصال: سلول فاگوسیت به ذره خارجی اتصال پیدا می‌کند که در نتیجه آن سودوپودیا اطراف ذره خارجی تشکیل می‌شود. سودوپودیا بخشی از غشای سلول است که مانند بازو ذره خارجی را احاطه می‌کند.
• بلع: غشای سودوپودیا از دو طرف به یکدیگر متصل می‌شوند تا وزیکولی حاوی ذره خارجی ایجاد کنند. به وزیکولی که در این فرایند تشکیل می‌شود و حاوی ذره خارجی است، فاگوزوم می‌گویند.
• الحاق: فاگوزوم درون سلول به لیزوزوم متصل می‌شود و فاگولیزوزوم را تشکیل می‌دهد. لیزوزوم حاوی آنزیم‌هایی است که می‌تواند ذره خارجی را تجزیه کند.
• حذف مواد: مواد زائد ناشی از هضم ذره خارجی توسط وزیکولی به غشا متصل می‌شوند و به بیرون سلول تخلیه می‌شوند.

ماکروپینوسیتوز

پینوسیتوز از واژه لاتین «Pino» به معنای نوشیدن گرفته شده است. در این روش انتقال مایعات حاوی مواد خارج سلولی به صورت غیراختصاصی در وزیکولی به داخل سلول فرستاده می‌شود. در انسان این فرآیند بیشتر در سلول‌های پوشاننده روده کوچک اتفاق می‌افتد و به طور عمده برای جذب قطرات چربی استفاده می‌شود. وزیکول ها در نهایت با لیزوزوم ترکیب می‌شوند و در نتیجه محتویات آن هضم می‌شود. برخلاف فاگوسیتوز و اندوسیتوز وابسته به گیرنده، در این روش مواد به صورت غیراختصاصی وارد سلول می‌شوند. همچنین این روش نیازی به صرف انرژی ندارد. کشف پینوسیتوز به «وارن لوئیس» (Warren H. Lewis) در سال 1929 نسبت داده شده است.

ظرفیت سلول‌ها برای انجام ماکروپینوسیتوز به نوع مواد نوع سلول بستگی دارد و می‌تواند به صورت پیوسته یا القایی انجام شود. ماکروفاژها و سلول‌های دندریتیک برای بررسی وجود پاتوژن‌ها در محیط خارج سلولی به طور پیوسته و در مقیاس وسیعی ماکروپینوسیتوز انجام می‌دهند. القای ماکروپینوسیتوز می‌تواند در اثر طیف وسیعی از محرک‌ها، از جمله گیرنده‌های خانواده تیروزین‌کیناز (به عنوان مثال EGFR)، پروتئوگلیکان‌ها یا گیرنده‌های متصل به پروتئین G اتفاق بیفتد.

ایجاد ماکروپینوسیتوز در سلول

ایجاد ماکروپینوسیتوز فرایندی وابسته به اکتین است که از طریق فاکتورهای رشدی مانند فاکتور تحریک کننده کلونی (Colony Stimulating Factor | CSF-1)،‌ «فاکتور رشد اپیدرمی» (Epidermal Growth Factor | EGF) و «فاکتور رشد مشتق از پلاکت» (Platelet-derived Growth Factor | PDGF) شروع می‌شود.

وقتی این لیگاندها به رسپتور خود متصل می‌شوند، پیام حاصل از تحریک گیرنده منجر به پلیمریزاسیون فیلامنت‌های اکتین در غشا می‌شود. در اثر این اتفاق غشای پلاسمایی به صورت موجی به بیرون چین می‌خورد و تشکیل لاملی‌پودا می‌دهد. بیشتر لاملی‌پوداهای تشکیل شده دوباره به حالت قبلی برمی‌گردند ولی بعضی از آن‌ها به سمت داخل خم می‌شوند و به غشا اتصال می‌یابند. در اثر این اتفاق وزیکول بزرگی به نام ماکروپینوزوم تشکیل مي‌شود که حاوی مایع خارج سلول است.

فیلم آموزش زیست شناسی سلولی Cell Biology در فرادرس

کلیک کنید

نقش فیزیولوژیک ماکروپینوسیتوز در سلول

بیشتر سلول‌ها در اثر تحریک با فاکتورهای رشد توانایی انجام ماکروپینوسیتوز دارند اما این فرایند در ماکروفاژها و سلول‌های دندریتیک به طور مداوم انجام می‌شود تا سلول بتواند مایع خارج سلولی برای وجود آنتی‌ژن‌ها بررسی کند. از طرفی برخی از ویروس‌ها و باکتری‌ها از این فرصت استفاده می‌کنند و وارد سلول‌های بدن می‌شوند. نقش فیزیولوژیک ماکروپینوسیتوز را می‌توان در فرایندهای زیر مشاهده کرد.

• حرکت سلول‌ها: از آنجایی که ماکروپینوسیتوز با ایجاد موج‌هایی در سطح سلول شروع می‌شود،‌ می‌تواند در فرایندهای دخیل در تحرک سلول مانند کموتاکسی نقش داشته باشد. در کموتاکسی نوتروفیل‌ها، ارتباط بین «جاذب شیمیایی» (Chemoattractant) و گیرنده‌های کمپلمان باعث تحریک جمع شدن گیرنده‌های کمپلمان و ورود آن‌ها به سلول توسط ماکروپینوسیتوز می‌شود.
• ارائه انتی‌ژن‌ها و پاسخ ایمنی: سلول‌های ارائه دهنده آنتی‌ژن مانند ماکروفاژ و سلول‌های دندریتیک، پیوسته مایع خارج سلولی را برای وجود آنتی‌ژن‌ها ماکروپینوسیتوز می‌کنند. بعد از ورود آنتی‌ژن‌ها به سلول، پردازش می‌شوند و پپتید‌های ان‌ها روی مولکول‌های MHC قرار می‌گیرد. سپس سلول این مولکول‌ها را در سطح غشای خود قرار می‌دهد تا سلول‌های ایمنی T آن‌ها درک کنند و پاسخ ایمنی مرتبط انجام شود.
• حمله پاتوژن‌ها: بعضی از باکتری‌ها و ویروس‌ها از فرایند ماکروپینوسیتوز استفاده می‌کنند تا به داخل سلول میزبان راه یابند. برای مثال ویروس Vaccinia با تقلید از اجسام آپوپتوزی باعث ایجاد ماکروپینوسیتوز در سلول میزبان می‌شوند.
  این ویروس‌ها خود را در غشای لیپیدی دولایه سلول میزبان قبلی که آلوده شده به دست این ویروس‌ها قرار می‌دهند.
  در غشای این سلول‌ها به دلیل وجود ویروس، فسفاتیدیل سرین به روی غشا می‌آید. این ویروس‌ها از این غشا استفاده می‌کنند و با استفاده از فسفاتیدیل سرین به غشای سلول‌های سالم متصل می‌شوند. سلول سالم فکر می‌کند که این غشای سلول آپوپتوزی است بنابراین آن را ماکروپینوسیتوز می‌کند و ویروس از این طریق به سلول سالم دیگری راه پیدا می‌کند.

اندوسیتوز وابسته کلاترین

در اندوسیتوز وابسته به «کلاترین» (Clathrin-mediated Endocytosis | CME) وزیکولی در اندازه‌ای حدود 100 تا 200 نانومتر تشکیل می‌شود که در غشای آن پروتئین‌های کلاترین وجود دارد. پروتئین‌های کلاترین 2٪ از غشای پلاسمایی را دربرمی‌گیرند و عمر آن‌ها حدود 1 دقیقه در نظر گرفته می‌شود. بنابراین در هر دقیقه 2٪ از غشا به داخل سلول منتقل می‌شود.

زنجیره‌های سنگین و سبک سه کلاترین کنار هم قرار می‌گیرند و ساختار «تریسکلیون» (Triskelion) را تشکیل می‌دهند. تریسکلیون‌ها در کنار هم قرار می‌گیرند و ساختار مشبکی دور وزیکول ایجاد می‌کنند. تصویر زیر ساختار مشبک و ترسکلیون را نشان می‌دهد.