Δύο τύποι φαγοκυττάρων

Τα φαγοκύτταρα είναι ένας τύπος κυττάρου που καταπίνει και «τρώει» άλλα κύτταρα. Ο ρόλος τους στο ανοσοποιητικό σύστημα ήρθε στο φως μέσω του έργου της Elie Metchnikoff, επιστήμονα στα τέλη του 20ου αιώνα. Ήταν πολύ διάσημος εκείνη την εποχή για τις ανακαλύψεις του για το τι ονομάστηκε «επαγγελματικό» και «μη επαγγελματικό» φαγοκύτταρα, αν και αυτοί οι όροι θεωρούνται συνήθως ξεπερασμένοι. Ήταν επίσης ισχυρός πιστός στον Δαρβινισμό και έκανε ισχυρά, δημοφιλή επιχειρήματα για το κοινό να καταναλώνει τακτικά γιαούρτι για την προστασία των βακτηριακών ισορροπιών στις γαστρεντερικές οδούς. Ο Metchnikoff διευκρίνισε πόσο ουσιαστικά είναι τα επαγγελματικά φαγοκύτταρα για την ικανότητα του ανοσοποιητικού συστήματος να καταπολεμά τη μόλυνση. Τα μη επαγγελματικά φαγοκύτταρα είναι κύτταρα που έχουν κύριες λειτουργίες εκτός από την κατάποση και διάλυση κυττάρων, όπως ορισμένα κύτταρα δεξιοτήτων. Τα επαγγελματικά φαγοκύτταρα, σύμφωνα με την ορολογία του Metchnikoff, είναι κύτταρα των οποίων η κύρια λειτουργία είναι αφιερωμένη στην φαγοκυττάρωση. Με άλλα λόγια, η δουλειά τους είναι να βρουν και να καταστρέψουν παθογόνα κύτταρα που είναι επικίνδυνα για τον οργανισμό.

Πολλά κύτταρα στα σώματα των πολυκυτταρικών οργανισμών εμπλέκονται σε φαγοκυττάρωση, όπως ορισμένα κύτταρα του δέρματος. Τα παθογόνα είναι μικρόβια ή άλλα ξένα σώματα που μπορούν να προκαλέσουν βλάβη ή ασθένεια. Μερικές φορές τα παθογόνα δεν είναι στην πραγματικότητα ξένα σώματα, αλλά κακοήθη - ή καρκινικά - κύτταρα ήδη στο σώμα. Τα φαγοκύτταρα λειτουργούν για την απομάκρυνση όλων αυτών των ειδών δυνητικά επιβλαβών παθογόνων. Τα φαγοκύτταρα δημιουργούνται από κύτταρα που ονομάζονται αιμοποιητικά βλαστικά κύτταρα που υπάρχουν στο μυελό των οστών. Αυτά τα βλαστικά κύτταρα παράγουν μυελοειδή και λεμφοειδή κύτταρα, τα οποία με τη σειρά τους δημιουργούν άλλα κύτταρα, συμπεριλαμβανομένων των κυττάρων που είναι θεμελιώδη για το ανοσοποιητικό σύστημα. Μερικά από τα κύτταρα που δημιουργούν τα μυελοειδή είναι μονοκύτταρα και ουδετερόφιλα. Τα ουδετερόφιλα είναι ένας τύπος φαγοκυττάρων. Τα μονοκύτταρα δημιουργούν μακροφάγα, τα οποία είναι ένας άλλος τύπος φαγοκυττάρων.

TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)

Τα φαγοκύτταρα είναι ένας τύπος κυττάρου που καταπίνει και «τρώει» άλλα κύτταρα. Δύο τύποι φαγοκυττάρων είναι τα μακροφάγα και τα ουδετερόφιλα, τα οποία είναι και τα δύο απαραίτητα κύτταρα που εμπλέκονται στην ανοσία. Συμμετέχουν ιδιαίτερα στο έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα, το οποίο είναι αποτελεσματικό από την αρχή της ζωής ενός ατόμου. Τα μακροφάγα και τα ουδετερόφιλα συνδέονται με σχήματα που ονομάζονται PAMPs στις επιφάνειες πολλών επεμβατικών μικροβίων και στη συνέχεια απορροφούν και διαλύουν τα μικρόβια.

Όπως και άλλα σπονδυλωτά, οι άνθρωποι έχουν δύο τύπους ανοσοποιητικών συστημάτων για προστασία έναντι παθογόνων. Ένα από τα ανοσοποιητικά συστήματα ονομάζεται έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα. Το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα υπάρχει επίσης στις περισσότερες άλλες μορφές ζωής. Στα σπονδυλωτά, αυτό το σύστημα χρησιμοποιεί φαγοκύτταρα ως μία από τις αμυντικές του γραμμές. Το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα ονομάζεται αυτό επειδή οι οδηγίες για τη λειτουργία του είναι γραμμένες σε γενετικούς κώδικες ειδών. Αυτό το σύστημα είναι αποτελεσματικό από την αρχή της ζωής ενός ατόμου και αντιδρά σε παθογόνα που υπάρχουν εδώ και χιλιετίες. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με το προσαρμοστικό, ή επίκτητο, ανοσοποιητικό σύστημα, το οποίο είναι μοναδικό για τα σπονδυλωτά και είναι το δεύτερο ανοσοποιητικό τους σύστημα. Προσαρμόζεται στα παθογόνα στα οποία εκτίθεται ο μεμονωμένος οργανισμός κατά τη διάρκεια της ζωής του.

Το προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα χρειάζεται περισσότερο χρόνο για να ανταποκριθεί στις απειλές από το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα, εν μέρει επειδή είναι πολύ πιο συγκεκριμένο στην απόκρισή του στις απειλές. Το προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα είναι αυτό στο οποίο βασίζονται οι άνθρωποι όταν λαμβάνουν εμβολιασμούς για να αποφύγουν να αρρωστήσουν στο μέλλον με γρίπη, ευλογιά ή πολλές άλλες μολυσματικές ασθένειες. Το προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα είναι επίσης υπεύθυνο για την εμπιστοσύνη που έχει ένα άτομο ότι δεν θα ξαναγίνει μολύνθηκαν από ανεμοβλογιά, για παράδειγμα, επειδή ήταν άρρωστοι με αυτό όταν ήταν έξι ετών παλαιός. Σε αυτό το δεύτερο είδος ανοσοποιητικού συστήματος, υπάρχει μια πρώτη έκθεση σε έναν μολυσματικό παράγοντα, που ονομάζεται αντιγόνο, είτε μέσω ασθένειας είτε μέσω εμβολιασμού. Αυτή η πρώτη έκθεση διδάσκει το προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα να αναγνωρίζει το αντιγόνο. Εάν το αντιγόνο εισβάλει άλλη μια φορά στο μέλλον, οι υποδοχείς στην επιφάνεια του αντιγόνου θα προκαλέσουν μια σειρά ανοσοαποκρίσεων προσαρμοσμένων στο συγκεκριμένο στέλεχος μόλυνσης. Τα φαγοκύτταρα, ωστόσο, εμπλέκονται κυρίως στο έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα.

Πριν εμπλακούν τα φαγοκύτταρα στην καταπολέμηση των παθογόνων ως μέρος του έμφυτου ανοσοποιητικού σύστημα, το σώμα χρησιμοποιεί μια λιγότερο δαπανηρή γραμμή άμυνας που αποτελείται από φυσικά εμπόδια και χημικά εμπόδια. Το περιβάλλον είναι γεμάτο από τοξίνες και μολυσματικούς παράγοντες στον αέρα, το νερό και τα τρόφιμα. Υπάρχουν πολλά φυσικά εμπόδια στο ανθρώπινο σώμα που μπλοκάρουν ή αποβάλλουν τους εισβολείς. Για παράδειγμα, τόσο οι βλεννώδεις μεμβράνες όσο και οι τρίχες στα ρουθούνια αποτρέπουν την είσοδο υπολειμμάτων, παθογόνων και ρύπων στους αεραγωγούς. Το σώμα ξεπλένει τοξίνες και μικρόβια από το σώμα στα ούρα, μέσω της ουρήθρας. Το δέρμα επικαλύπτεται με ένα παχύ στρώμα νεκρών κυττάρων που εμποδίζουν την είσοδο παθογόνων μέσω των πόρων. Αυτό το στρώμα ρίχνει συχνά, το οποίο απομακρύνει αποτελεσματικά τυχόν πιθανά μικρόβια και άλλα παθογόνα που προσκολλούνται στα νεκρά κύτταρα του δέρματος.

Τα φυσικά εμπόδια αποτελούν το ένα σκέλος της πρώτης γραμμής άμυνας στο έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα. ο άλλος βραχίονας αποτελείται από χημικά εμπόδια. Αυτές οι χημικές ουσίες είναι ουσίες στο σώμα που διαλύουν τα μικρόβια και άλλα παθογόνα πριν μπορούν να προκαλέσουν βλάβη. Η οξύτητα στο δέρμα από λάδια και ιδρώτα εμποδίζει την ανάπτυξη βακτηρίων και προκαλεί λοιμώξεις. Ο εξαιρετικά όξινος γαστρικός χυμός του στομάχου σκοτώνει τα περισσότερα βακτήρια και άλλες τοξίνες που μπορεί να είναι κατάποση - και ο εμετός δρα ως φυσικό εμπόδιο για την απομάκρυνση παθογόνων παραγόντων όπως η «τροφική δηλητηρίαση» επισης. Δουλεύοντας μαζί, τα πάντα προσεκτικά χημικά και φυσικά εμπόδια κάνουν πολλά για να αποφύγουν πολλούς από τους μικροσκοπικούς κινδύνους του περιβάλλοντος που προσπαθούν να εισέλθουν στο σώμα και να προκαλέσουν βλάβη.

Ενώ η πρώτη γραμμή άμυνας αποτελείται από φυσικά και χημικά εμπόδια, η δεύτερη γραμμή του η άμυνα είναι το σημείο στο οποίο η διαδικασία της φαγοκυττάρωσης εμπλέκεται στην αποτροπή απειλών το σώμα. Πολλοί μολυσματικοί παράγοντες όπως ιοί και βακτήρια έχουν μόρια στην επιφάνειά τους με σχήματα που έχουν παραμείνει τα ίδια σε όλη την ιστορία της εξέλιξης. Αυτά τα σχήματα ονομάζονται "μοριακά μοτίβα που σχετίζονται με παθογόνα" ή PAMP. Πολλά παθογόνα είδη μπορεί να μοιράζονται το ίδιο PAMP. Σε αντίθεση με το προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα, το οποίο «θυμάται» τα σχήματα υποδοχέων συγκεκριμένων βακτηρίων και ιογενών στελεχών μετά την πρώτη έκθεση, το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα είναι μη ειδική και δεσμεύεται μόνο σε αυτά τα PAMP. Υπάρχουν λιγότερα από 200 PAMP και τα κύτταρα που ονομάζονται φρουροί συνδέονται σε αυτά και στη συνέχεια προκαλούν ένα σύνολο ανοσολογικών αντιδράσεων. Αυτά τα κύτταρα-φρουροί είναι μακροφάγοι.

Ένας από τους πρώτους ανταποκριτές του έμφυτου ανοσοποιητικού συστήματος είναι οι μακροφάγοι, ένας από τους τύπους φαγοκυττάρων. Είναι πολύ μη ειδικοί στους στόχους τους, αλλά ανταποκρίνονται σε οποιοδήποτε από τα 100 έως 200 PAMP που είναι γνωστά στο έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα. Όταν ένα παθογόνο με αναγνωρίσιμο ΡΑΜΡ συνδέεται με έναν υποδοχέα που μοιάζει με διόδια στην επιφάνεια του μακροφάγου, η κυτταρική μεμβράνη του μακροφάγου αρχίζει να επεκτείνεται με τέτοιο τρόπο ώστε να καταπίνει το μικρόβιο. Η μεμβράνη του πλάσματος κλείνει έτσι ώστε το μικρόβιο, που είναι ακόμη συνδεδεμένο στον υποδοχέα που μοιάζει με διόδια, να συγκρατείται μέσα σε ένα κυστίδιο που ονομάζεται φαγόσωμα. Σε κοντινή απόσταση, υπάρχει ένα άλλο κυστίδιο μέσα στο μακροφάγο που ονομάζεται λυσόσωμα, το οποίο είναι γεμάτο με πεπτικά ένζυμα. Το λυσόσωμα και το φαγόσωμα, που περιέχει το μικρόβιο, συγχωνεύονται. Τα πεπτικά ένζυμα διαλύουν το μικρόβιο.

Ο μακροφάγος χρησιμοποιεί οποιοδήποτε μέρος του μικροβίου μπορεί και απορρίπτει τα υπόλοιπα με την αποβολή των απορριμμάτων μέσω της διαδικασίας εξωκυττάρωσης. Αποθηκεύει κομμάτια του μικροβίου που ονομάζονται θραύσματα αντιγόνου, τα οποία συνδέονται με μόρια ειδικά σχεδιασμένα για την εμφάνιση αυτών των θραυσμάτων. Ονομάζονται μόρια MHC II που παρουσιάζουν αντιγόνα και εισάγονται στην κυτταρική μεμβράνη του μακροφάγου, ως κρίσιμο βήμα στο προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα. Αυτό χρησιμεύει ως ένα σήμα ενεργοποίησης των κυτταρικών παικτών στο προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα σχετικά με το ποιο ακριβώς στέλεχος του παθογόνου έχει εισβάλει στο σώμα. Ωστόσο, ως μέρος του έμφυτου ανοσοποιητικού συστήματος, ο πρωταρχικός σκοπός του μακροφάγου είναι να αναζητήσει και να καταστρέψει τους εισβολείς. Τα μακροφάγα μπορούν να γίνουν πιο γρήγορα από το σώμα από τα πιο εξειδικευμένα κύτταρα του προσαρμοστικού ανοσοποιητικού συστήματος, αλλά δεν είναι τόσο αποτελεσματικά ή εξειδικευμένα.

Τα ουδετερόφιλα είναι ένας άλλος τύπος φαγοκυττάρων. Κάποτε ονομάστηκαν μικροφάγοι από την Elie Metchnikoff. Όπως τα μακροφάγα, τα ουδετερόφιλα είναι προϊόν αιμοποιητικών βλαστικών κυττάρων στο μυελό των οστών, τα οποία παράγουν μυελοειδή κύτταρα. Εκτός από την παραγωγή των μονοκυττάρων που γίνονται μακροφάγοι, τα μυελοειδή κύτταρα παράγουν επίσης πολλά άλλα κύτταρα που αποτελούν το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα, συμπεριλαμβανομένων των ουδετερόφιλων. Σε αντίθεση με τα μακροφάγα, τα ουδετερόφιλα είναι πολύ μικρά και διαρκούν μόνο μερικές ώρες ή ημέρες. Κυκλοφορούν μόνο στο αίμα, ενώ τα μακροφάγα κυκλοφορούν στο αίμα και στους ιστούς. Όταν τα μακροφάγα αποκρίνονται στα παθογόνα, απελευθερώνουν χημικές ουσίες στην κυκλοφορία του αίματος, ιδιαίτερα στις κυτοκίνες, οι οποίες προειδοποιούν το ανοσοποιητικό σύστημα στους εισβολείς. Δεν υπάρχουν αρκετοί μακροφάγοι για να καταπολεμήσουν μόνη τους μόλυνση, έτσι τα ουδετερόφιλα ανταποκρίνονται στη χημική προειδοποίηση και συνεργάζονται με μακροφάγα.

Η επένδυση των αιμοφόρων αγγείων ονομάζεται ενδοθήλιο. Τα ουδετερόφιλα είναι τόσο μικρά που γλιστρούν μεταξύ των κενών που διαχωρίζουν τα ενδοθηλιακά κύτταρα, κινούνται μέσα και έξω από τα αιμοφόρα αγγεία. Οι χημικές ουσίες που απελευθερώνονται από τους μακροφάγους μετά τη δέσμευση σε ένα παθογόνο προκαλούν τα ουδετερόφιλα να δεσμεύονται πιο σταθερά στα ενδοθηλιακά κύτταρα. Μόλις τα ουδετερόφιλα συνδεθούν με ασφάλεια στο ενδοθήλιο, συμπιέζουν το δρόμο τους στο διάμεσο υγρό και το ενδοθήλιο διαστέλλεται. Η διαστολή την καθιστά ακόμη πιο διαπερατή από ό, τι πριν από την αντίδραση των μακροφάγων στα παθογόνα, τα οποία επιτρέπει στο αίμα να ρέει στους ιστούς που περιβάλλουν τα αιμοφόρα αγγεία, καθιστώντας την περιοχή κόκκινη, ζεστή, επώδυνη και πρησμένος. Η διαδικασία είναι γνωστή ως η φλεγμονώδης απόκριση.

Μερικές φορές τα βακτήρια απελευθερώνουν χημικές ουσίες που καθοδηγούν τα ουδετερόφιλα προς αυτά. Τα μακροφάγα απελευθερώνουν επίσης χημικές ουσίες που ονομάζονται χημειοκίνες που καθοδηγούν τα ουδετερόφιλα προς τη θέση της μόλυνσης. Όπως τα μακροφάγα, τα ουδετερόφιλα χρησιμοποιούν φαγοκυττάρωση για να περιβάλλουν και να καταστρέψουν τα παθογόνα. Μόλις ολοκληρώσετε αυτήν την εργασία, τα ουδετερόφιλα πεθαίνουν. Εάν υπάρχουν αρκετά νεκρά ουδετερόφιλα σε ένα σημείο μόλυνσης, τα νεκρά κύτταρα σχηματίζουν την ουσία που είναι γνωστή ως πύον. Το Pus είναι ένα σημάδι ότι το σώμα θεραπεύεται και το χρώμα και η συνέπεια του μπορεί να προειδοποιήσει έναν πάροχο υγειονομικής περίθαλψης για τη φύση της λοίμωξης. Επειδή τα ουδετερόφιλα είναι τόσο βραχύβια αλλά τόσο άφθονα, είναι ιδιαίτερα σημαντικά για την καταπολέμηση οξέων λοιμώξεων, όπως μια μολυσμένη πληγή. Τα μακροφάγα, από την άλλη πλευρά, είναι μακροχρόνια και είναι πιο χρήσιμα για χρόνιες λοιμώξεις.

Το σύστημα συμπληρώματος δημιουργεί μια γέφυρα μεταξύ του έμφυτου ανοσοποιητικού συστήματος και του προσαρμοστικού ανοσοποιητικού συστήματος. Αποτελείται από περίπου 20 πρωτεΐνες που παράγονται στο ήπαρ, οι οποίες περνούν τον περισσότερο χρόνο τους κυκλοφορώντας μέσω της κυκλοφορίας του αίματος σε ανενεργή μορφή. Όταν έρχονται σε επαφή με PAMPs σε σημεία μόλυνσης ενεργοποιούνται και μόλις ενεργοποιηθεί το σύστημα συμπληρώματος, οι πρωτεΐνες ενεργοποιούν άλλες πρωτεΐνες σε έναν καταρράκτη. Αφού ενεργοποιηθούν οι πρωτεΐνες, ενώνονται μαζί για να σχηματίσουν ένα σύμπλοκο επίθεσης μεμβράνης (MAC), το οποίο ωθεί κατά μήκος της κυτταρικής μεμβράνης των μολυσματικών μικροβίων, επιτρέποντας στα υγρά να πλημμυρίσουν στο παθογόνο και να το προκαλέσουν έκρηξη. Επιπλέον, οι πρωτεΐνες συμπληρώματος συνδέονται απευθείας με τα PAMP, τα οποία επισημαίνουν, επιτρέποντας στα φαγοκύτταρα να αναγνωρίζουν ευκολότερα τα παθογόνα για καταστροφή. Οι πρωτεΐνες διευκολύνουν επίσης τα αντισώματα να βρίσκουν τα αντιγόνα όταν εμπλέκεται το προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα.