Fagosoma: caratteristiche, allenamento e funzioni

Un fagosoma, noto anche come vescicola endocitica, è una vescicola formata come un invaginazione della membrana plasmatica per inghiottire una particella o un organismo fagocitato. La fagocitosi è l'unico metodo di alimentazione di alcuni protisti ed è anche usato per questi scopi da alcuni metazoi inferiori.

Nella maggior parte degli animali, tuttavia, la funzione fagocitaria di alcune cellule viene mantenuta, ma cessa di avere una funzione nutrizionale per diventare un meccanismo non specifico di protezione contro gli agenti patogeni, nonché per l'eliminazione delle cellule morte o senescenti.

Il fagosoma, formato durante la fagocitosi, si fonderà quindi con un lisosoma, dando origine a un fagolisosoma. In questo avviene la digestione del materiale ingerito. In questo modo, il corpo può catturare ed eliminare i batteri. Tuttavia, alcuni di questi sono in grado di sopravvivere e persino prosperare all'interno dei fagosomi.

lineamenti

Perché i fagosomi si formino, gli organismi patogeni o le opsonine devono legarsi a un recettore transmembrana, che sono distribuiti casualmente sulla superficie delle cellule dei fagociti.

Le opsonine sono molecole che fungono da etichette, come gli anticorpi, che si legheranno agli agenti patogeni e regoleranno il processo di fagocitosi.

Poiché il fagosoma si forma come un invaginazione della membrana plasmatica, la sua membrana avrà la stessa composizione di base del doppio strato lipidico.

I fagosomi hanno proteine ​​legate alle membrane per reclutare e fondere con i lisosomi per formare i fagolisosomi maturi

formazione

La fagocitosi è un processo sequenziale che comprende diversi stadi come: chemiotassi, adesione, endocitosi, formazione del fagosoma, formazione del fagolisosoma, acidificazione del fagolisosoma, formazione di metaboliti reattivi dell'ossigeno, attivazione di idrolasi lisosomiali, rilascio del materiale digerito, formazione del corpo residuo ed infine esocitosi.

Endocitosi e Fagosoma

L'endocitosi è il meccanismo attraverso il quale particelle o microrganismi passeranno dall'esterno alle cellule interne. Questo processo può essere ottimizzato mediante l'opsinizzazione delle particelle e generalmente avviene attraverso i recettori situati nelle regioni della membrana rivestita da clatrina.

Il processo include l'invaginazione della membrana plasmatica che dà origine al vacuolo fagocitario. L'adesione delle particelle o dei microrganismi alla membrana provoca la polimerizzazione dell'actina e anche la formazione di pseudopodi. Questi pseudopodi circonderanno il materiale da ingerire e si fonderanno dietro di esso.

Durante questo processo è importante la partecipazione di diverse proteine ​​come la chinasi C, la fosfoinositide 3-chinasi e la fosfolipasi C. Quando l'invaginazione finisce per chiudersi, una vescicola o forme di fagosoma si separano dalla membrana e si spostano verso il dentro la cella.

phagolysosome

Poco dopo la formazione del fagosoma, si verifica la depolimerizzazione dell'actina F, inizialmente associata al fagosoma. La membrana di questa cellula diventa accessibile ai primi endosomi.

Quindi, il fagosoma si muove lungo i microtubuli del citoscheletro, mentre attraversa una serie di eventi di fusione e fissione, che coinvolgono varie proteine ​​come annessine e GTPases rap7, rap5 e rap1.

Questi eventi fanno maturare la membrana del fagosoma e il suo contenuto e possono fondersi con gli endosomi tardivi e successivamente con i lisosomi per formare il fagolisosoma.

La velocità alla quale si fondono il fagosoma e il lisosoma dipende dalla natura della particella ingerita, ma di solito occorrono 30 minuti per farlo. Questa fusione non richiede necessariamente che le membrane siano completamente assemblate affinché il fagolososoma si formi.

In alcuni casi, l'unione tra il fagosoma e il lisosoma si ottiene attraverso stretti ponti acquosi. Questi ponti consentono solo lo scambio limitato del contenuto di entrambe le strutture.

Corpo residuo

Una volta che si è verificata l'idrolisi della particella o del microrganismo, le molecole risultanti saranno rilasciate nel citosol della cellula e il materiale di scarto sarà contenuto all'interno della vescicola, che diventa un corpo residuo.

Successivamente il materiale di scarto verrà rilasciato all'esterno della cellula attraverso una procedura chiamata esocitosi.

funzioni

Eliminazione degli agenti patogeni

I fagosomi noti come macrofagi e neutrofili sono chiamati fagociti professionali e sono le cellule responsabili della maggior parte della cattura e anche dell'eliminazione dei patogeni. Questi due tipi di cellule hanno diversi metodi per degradare i batteri.

I neutrofili producono ossigeno tossico, così come i derivati ​​del cloro per uccidere i batteri, così come l'uso di proteasi e peptidi antimicrobici. I macrofagi, d'altra parte, dipendono più dall'acidificazione dei fagolisosomi, nonché dall'uso di enzimi proteolitici e glicolitici per distruggere i patogeni.

infiammazione

Il processo di formazione dei fagosomi è correlato ai processi di infiammazione attraverso molecole di segnalazione comuni. La chinasi PI-3 e la fosfolipasi C, ad esempio, partecipano alla formazione dei fagosomi e sono anche componenti importanti della risposta immunitaria innata.

Queste proteine ​​inducono la produzione di citochine proinfiammatorie in un processo strettamente regolato e la cui risposta infiammatoria dipenderà dal tipo di particella che è racchiusa all'interno del fagosoma.

Presentazione di antigeni

Le cellule dendritiche immature sono in grado di eseguire il processo di fagocitosi di elementi patogeni. I fagosomi di queste cellule degradano solo parzialmente i patogeni fagocitati.

Come risultato di questa parziale degradazione, vengono prodotti frammenti proteici di dimensioni adeguate per un riconoscimento specifico dei batteri. Questi frammenti sono diretti al complesso maggiore di istocompatibilità e sono usati per attivare le cellule T per la risposta immunitaria.

nutrizione

Molti protisti usano la fagocitosi come meccanismo di alimentazione. Anche, in alcuni casi, questo è il loro unico meccanismo per ottenere sostanze nutritive. In questi casi, il tempo trascorso tra inglobare la particella alimentare e digerirlo all'interno del fagosoma è molto inferiore a quello usato dai fagociti professionali.

Eliminazione delle cellule

I fagosomi sono responsabili dell'eliminazione delle cellule vecchie e apoptotiche come meccanismo per ottenere l'omeostasi tissutale. Ad esempio, i globuli rossi hanno uno dei più alti tassi di turnover nel corpo. Pertanto, gli eritrociti senescenti sono fagocitati da macrofagi situati nel fegato e nella milza.