Två typer av fagocyter

Fagocyter är en celltyp som uppslukar och "äter" andra celler. Deras roll i immunsystemet kom fram genom arbetet av Elie Metchnikoff, en forskare vid 1900-talets början. Han var mycket känd vid den tiden för sina upptäckter av vad han kallade "professionella" och "oprofessionella" fagocyter, även om dessa termer vanligtvis anses vara föråldrade nu. Han var också en stark anhängare av darwinismen och framförde starka, populära argument för allmänheten att regelbundet konsumera yoghurt för att skydda bakteriebalansen i mag-tarmkanalen. Metchnikoff klargjorde hur viktigt de professionella fagocyterna är för immunsystemets förmåga att bekämpa infektioner. Oprofessionella fagocyter är celler som har andra primära funktioner än att uppsluka och upplösa celler, såsom vissa färdighetsceller. Professionella fagocyter, enligt Metchnikoffs terminologi, är celler vars primära funktion är dedikerad till fagocytos. Med andra ord är deras uppgift att hitta och förstöra patogena celler som är farliga för organismen.

Många celler i kroppen av flercelliga organismer engagerar sig i fagocytos, såsom vissa hudceller. Patogener är mikrober eller andra främmande kroppar som kan orsaka skada eller sjukdom. Ibland är patogener i själva verket inte främmande kroppar, men maligna - eller cancerceller - celler som redan finns i kroppen. Fagocyter arbetar för att ta bort alla dessa typer av potentiellt skadliga patogener. Fagocyter skapas av celler som kallas hematopoetiska stamceller som finns i benmärgen. Dessa stamceller producerar myeloida och lymfoida celler, vilket i sin tur ger upphov till andra celler, inklusive cellerna som är grundläggande för immunsystemet. Några av de celler som de myeloida cellerna ger upphov till är monocyter och neutrofiler. Neutrofiler är en typ av fagocyter. Monocyter ger upphov till makrofager, som är en annan typ av fagocyter.

TL; DR (för lång; Läste inte)

Fagocyter är en celltyp som uppslukar och "äter" andra celler. Två typer av fagocyter är makrofager och neutrofiler, som båda är väsentliga celler involverade i immunitet. De är särskilt involverade i det medfödda immunsystemet, som är effektivt från början av en individs liv. Makrofager och neutrofiler binder till former som kallas PAMP på ytorna hos många invasiva mikrober och absorberar sedan och löser upp mikroberna.

Liksom andra ryggradsdjur har människor två typer av immunsystem för skydd mot patogener. Ett av immunsystemen kallas det medfödda immunsystemet. Det medfödda immunsystemet finns också i de flesta andra livsformer. Hos ryggradsdjur använder detta system fagocyter som en av sina försvarslinjer. Det medfödda immunsystemet kallas det för att instruktionerna för dess operationer skrivs in i artens genetiska koder. Detta system är effektivt från början av en individs liv och det reagerar på patogener som har funnits i årtusenden. Detta står i kontrast till det adaptiva eller förvärvade immunsystemet, som är unikt för ryggradsdjur, och är deras andra immunsystem. Den anpassar sig till patogener som den enskilda organismen utsätts för under livet.

Det adaptiva immunsystemet tar längre tid att svara på hot än det medfödda immunsystemet, delvis för att det är mycket mer specifikt när det gäller svaret på hot. Det adaptiva immunsystemet är det som människor förlitar sig på när de får vaccinationer för att undvika att bli sjuka i framtiden med influensa, smittkoppor eller många andra infektionssjukdomar. Det adaptiva immunförsvaret är också ansvarigt för det förtroende som en person har att de aldrig kommer igen smittas med vattkoppor, till exempel för att de var sjuka med det när de var sex år gammal. I denna andra typ av immunsystem finns det en första exponering för ett infektiöst medel, kallat antigen, antingen genom sjukdom eller vaccination. Den första exponeringen lär det adaptiva immunsystemet att känna igen antigenet. Om antigenet invaderar en annan tid i framtiden kommer receptorer på ytan av antigen att utlösa en serie immunsvar skräddarsydda för den specifika infektionsstammen. Fagocyter är dock främst involverade i det medfödda immunsystemet.

Innan fagocyterna blir involverade i kampen mot patogener som en del av det medfödda immunförsvaret använder kroppen en billigare försvarslinje som består av fysiska barriärer och kemikalier hinder. Miljön är full av gifter och smittämnen i luften, vattnet och maten. Det finns ett antal fysiska barriärer i människokroppen som blockerar eller utvisar inkräktare. Till exempel förhindrar både slemhinnor och hår i näsborrarna att skräp, patogener och föroreningar kommer in i luftvägarna. Kroppen spolar toxiner och mikrober ut ur kroppen i urinen genom urinröret. Huden är belagd med ett tjockt lager av döda celler som blockerar patogener från att komma in genom porerna. Detta lager kastas ofta, vilket effektivt tar bort potentiella mikrober och andra patogener som fäster vid de döda hudcellerna.

De fysiska barriärerna utgör en arm av den första försvarslinjen i det medfödda immunsystemet; den andra armen består av kemiska barriärer. Dessa kemikalier är ämnen i kroppen som bryter ner mikrober och andra patogener innan de kan orsaka skada. Surhet på huden från oljor och svett hindrar bakterier från att växa och orsaka infektioner. Den mycket sura magsaften i magen dödar de flesta bakterier och andra toxiner som kan vara förtäring - och kräkningar fungerar som en fysisk barriär för att avlägsna patogena medel som "matförgiftning" också. De ständigt vaksamma kemiska och fysiska barriärerna arbetar tillsammans för att hålla ut många av de mikroskopiska farorna i miljön som försöker komma in i kroppen och orsaka skada.

Medan den första försvarslinjen består av fysiska och kemiska barriärer, den andra linjen av försvar är den punkt där fagocytosprocessen blir involverad i att avvärja hot mot kroppen. Många smittsamma ämnen som virus och bakterier har molekyler på sina ytor med former som har varit desamma under evolutionens historia. Dessa former kallas "patogenassocierade molekylära mönster" eller PAMP. Flera patogena arter kan dela samma PAMP. Till skillnad från det adaptiva immunsystemet, som "kommer ihåg" receptorformerna för specifika bakterier och virusstammar efter den första exponeringen, är det medfödda immunsystemet är icke-specifikt och binder bara till dessa PAMP. Det finns färre än 200 PAMP, och celler som kallas sentineller binder till dem och utlöser sedan en uppsättning immunreaktioner. Dessa sentinelceller är makrofager.

En av de första som svarar på det medfödda immunsystemet är makrofager, en av de typer av fagocyter. De är mycket ospecifika i sina mål, men de svarar på någon av de 100 till 200 PAMP som är kända för det medfödda immunsystemet. När en patogen med en igenkännlig PAMP binder till en avgiftsliknande receptor på makrofagens yta, börjar makrofagens cellmembran att expandera på ett sådant sätt att det omsluter mikroben. Plasmamembranet stängs så att mikroben, fortfarande bunden till den avgiftsliknande receptorn, hålls inne i en vesikel som kallas fagosom. I närheten finns en annan vesikel inuti makrofagen som kallas lysosom, som är fylld med matsmältningsenzymer. Lysosomen och fagosomen, som innehåller mikroben, smälter samman. Matsmältningsenzymerna bryter ner mikroben.

Makrofagen använder alla delar av mikroben som den kan och kasserar resten genom att utvisa avfallet via exocytosprocessen. Det sparar bitar av mikroben som kallas antigenfragment, som är bundna till molekyler som är specifikt utformade för att visa dessa fragment. De kallas antigenpresenterande MHC II-molekyler, och de sätts in i makrofagens cellmembran, som ett avgörande steg i det adaptiva immunsystemet. Detta fungerar som en aktiveringssignal till de cellulära spelarna i det adaptiva immunsystemet om exakt vilken stam av patogen som har invaderat kroppen. Som en del av det medfödda immunsystemet är makrofagens främsta syfte dock att söka och förstöra inkräktarna. Makrofager kan göras snabbare av kroppen än de mer specialiserade cellerna i det adaptiva immunsystemet, men de är inte lika effektiva eller specialiserade.

Neutrofiler är en annan typ av fagocyter. De kallades en gång mikrofager av Elie Metchnikoff. Liksom makrofager är neutrofiler en produkt av hematopoetiska stamceller i benmärgen som producerar myeloida celler. Förutom att ge de monocyter som blir makrofager, ger myeloida celler också flera andra celler som utgör det medfödda immunsystemet, inklusive neutrofiler. Till skillnad från makrofager är neutrofiler mycket små och de varar bara några timmar eller dagar. De cirkulerar bara i blodet, medan makrofager cirkulerar i blodet och vävnaderna. När makrofager svarar på patogener släpper de ut kemikalier i blodströmmen, särskilt cytokiner, som varnar immunsystemet för inkräktare. Det finns inte tillräckligt med makrofager för att bekämpa en infektion ensam, så neutrofiler svarar på den kemiska varningen och arbetar tillsammans med makrofager.

Slemhinnan i blodkärlen kallas endotel. Neutrofiler är så små att de glider mellan luckorna som skiljer endotelcellerna och rör sig in och ut ur blodkärlen. Kemikalier som frigörs av makrofagerna efter bindning till en patogen gör att neutrofilerna binder fastare till endotelcellerna. När neutrofilerna är ordentligt bundna till endotelet klämmer de sig in i interstitiell vätska och endotel utvidgas. Utvidgningen gör det ännu mer permeabelt än det var innan makrofagerna reagerade på patogenerna, vilket låter lite blod strömma in i vävnaderna som omger blodkärlen, vilket gör området rött, varmt, smärtsamt och svullen. Processen är känd som det inflammatoriska svaret.

Ibland släpper bakterier ut kemikalier som styr neutrofilerna mot dem. Makrofagerna släpper också ut kemikalier som kallas kemokiner som styr neutrofilerna mot infektionsstället. Liksom makrofager använder neutrofiler fagocytos för att omsluta och förstöra patogenerna. När denna uppgift är klar dör neutrofilerna. Om det finns tillräckligt med döda neutrofiler på ett infektionsställe bildar de döda cellerna ämnet som kallas pus. Pus är ett tecken på att kroppen läker sig själv, och dess färg och konsistens kan varna en vårdgivare om infektionens natur. Eftersom neutrofiler är så kortlivade men så rikliga är de särskilt viktiga för att bekämpa akuta infektioner, såsom ett infekterat sår. Makrofager, å andra sidan, är långlivade och är mer användbara för kroniska infektioner.

Komplementsystemet skapar en bro mellan det medfödda immunsystemet och det adaptiva immunsystemet. Den består av cirka 20 proteiner som tillverkas i levern, som tillbringar större delen av sin tid genom att cirkulera genom blodomloppet i en inaktiv form. När de kommer i kontakt med PAMP på infektionsställen aktiveras de, och när komplementsystemet är aktiverat aktiverar proteinerna andra proteiner i en kaskad. Efter att proteinerna har aktiverats går de ihop för att bilda ett membranattackkomplex (MAC), som skjuter över cellmembranet av infektiösa mikrober, vilket gör att vätskor kan strömma in i patogenen och orsaka det brista. Dessutom binder komplementproteinerna direkt till PAMP, som märker dem, vilket gör att fagocyter lättare kan identifiera patogenerna för destruktion. Proteinerna gör det också lättare för antikroppar att hitta antigenerna när det adaptiva immunsystemet blir involverat.