CHEMOTAKSIS: BAKTERINIS, ESANT NEUTROFILAMS, ESANT UŽDEGIMUI - BIOLOGIJA - 2025

Chemotaksį yra mechanizmas, pagal kurį ląstelės judėti reaguojant į cheminės stimulo. Stimulas gali būti bet kokia difuzinė medžiaga, kurią nustato receptoriai ląstelės paviršiuje. Yra du pagrindiniai chemotaksizmo tipai: teigiamas ir neigiamas.

Teigiama chemotaksis yra tokia, kai judesys nukreipiamas į dirgiklio šaltinį, kur didesnė jo koncentracija. Savo ruožtu neigiama chemotaksis yra tokia, kai judesys vyksta priešinga cheminio dirgiklio kryptimi. Daugialąsteliniuose organizmuose chemotaksis yra gyvybiškai svarbus normaliam kūno vystymuisi ir funkcijai.

Esant chemotaksiui, bakterijos ir kiti vienaląsčiai ar daugialąsteliai organizmai nukreipia savo judesius reaguodami į tam tikras jų aplinkos chemines medžiagas (dirgiklius).

Tai yra svarbus imuninės sistemos mechanizmas, siekiant pritraukti T limfocitus ten, kur yra infekcija. Metastazių metu šį procesą galima pakeisti.

Bakterinė chemotaksė

Bakterijos gali judėti įvairiais mechanizmais, dažniausiai pasitaikančiais judesiais. Šį judesį skatina chemotaksis, kuris padeda jas priartinti prie palankių medžiagų (chemoterapitorių) ir atitraukia jas nuo toksiškų medžiagų (chemoterapijos).

Bakterijos, kaip ir Escherichia coli, turi keletą žiedlapių, kurie gali suktis dviem būdais:

- Į dešinę. Tokiu atveju kiekviena žvynelė „sudygsta“ kita linkme, sukeldama bakterijų perplaukimą.

- Į kairę. Tokiu atveju žvyneliai yra išlyginti tik viena kryptimi, todėl bakterijos plaukia tiesia linija.

Paprastai bakterijos judėjimas yra šių dviejų sukimosi fazių kaitos rezultatas. Chemotaksis nukreiptas į bakterijas, reguliuodamas kiekvienos iš jų dažnį ir trukmę.

Šis judėjimo krypties moduliavimas yra labai tikslių flagella sukimosi krypties pokyčių rezultatas. Taigi mechaniškai bakterinės chemotaksės esmė yra kontroliuoti žvynelių sukimosi kryptį.

Neutrofilų chemotaksis

Neutrofilai yra tam tikros rūšies imuninės sistemos ląstelės, kurios yra būtinos apsaugant nuo infekcijų. Kūno viduje neutrofilai migruoja į vietas, kur yra infekcija ar audinių sužalojimas.

Šių ląstelių migraciją sąlygoja chemotaksis, kuri veikia kaip traukos jėga nustatant neutrofilų judėjimo kryptį. Šis procesas suaktyvinamas išskiriant specializuotus imuninės sistemos baltymus, vadinamus interleukinais, vietose, kur yra audinių pažeidimai.

Iš daugelio neutrofilų, kurie cirkuliuoja ne kaulų čiulpuose, pusė yra audiniuose, pusė - kraujagyslėse. Iš tų, kurie randami kraujagyslėse, pusė patenka į pagrindinę kraujo tėkmę, greitai cirkuliuojančią visame kūne.

Likę kraujo neutrofilai juda lėtai, jiems būdingu ameboidiniu judesiu, išilgai vidinių kraujagyslių sienelių. Gavę chemotaksinį signalą, neutrofilai greitai patenka į audinius, kad atliktų gynybinę funkciją.

Baltymų veikimas

Neutrofilų chemotaksį skatina baltymai, įterpti į plazmos membraną ir kurie veikia kaip tam tikrų imuninės sistemos molekulių receptoriai. Receptorių surišimas su tikslinėmis molekulėmis sukelia neutrofilų migraciją į infekcijos vietas.

Chemotaksio metu ląstelės juda reaguodamos į cheminius signalus. Neutrofilų veikimas yra tik vienas iš pavyzdžių, kaip organizmas naudoja chemotaksį reaguodamas į infekciją.

Chemotaksis ir uždegimas

Uždegimo metu baltieji kraujo kūneliai (leukocitai) prilimpa prie kraujagyslių viduje esančių ląstelių, iš kur jie migruoja per endotelio ląstelių sluoksnį ir juda tarp audinių link uždegimo šaltinio, kur jie veiks kaip priimančiosios gynyba.

Laikoma, kad leukocitų chemotaksis gali migruoti iš kraujo į audinius, kur yra uždegimas. Šią uždegiminę reakciją sukelia infekcijos sukėlėjas arba alergiją sukelianti medžiaga.

Uždegimas padidina kraujotaką ir kraujagyslių pralaidumą, todėl ląstelės ir baltymai iš kraujo pasišalina į audinius. Dėl šio atsako neutrofilai pirmieji reaguoja į uždegimą (be jau audiniuose esančių ląstelių, tokių kaip makrofagai ir stiebo ląstelės).

Chemotaksis ir fagocitozė

Infekcijos metu cheminiai signalai pritraukia fagocitus į tas vietas, kur patogenas įsiveržė į kūną. Šios cheminės medžiagos gali būti iš bakterijų ar kitų jau esančių fagocitų. Fagocitus stimuliuoja šios chemofaktorių molekulės ir juda chemotaksis.

Fagocitai yra ląstelių klasė, apimanti makrofagus, neutrofilus ir eozinofilus, kurie sugeba nuryti (sunaikinti) ir sunaikinti mikroorganizmus, atsakingus už uždegiminio atsako sukėlimą.

Neutrofilai pirmieji kaupiasi aplink įsibrovėlių sukėlėjus ir inicijuoja fagocitozės procesą. Tuomet vietiniai makrofagai, dar vadinami profesionaliais fagocitais, o likę fagocitai iš kraujo migruoja į audinį ir pradeda fagocitozę.

Veiksniai, trukdantys

Svarbu tai, kad kai kurios bakterijų rūšys ir jų produktai gali trikdyti chemotaksinio proceso procesą, slopindami fagocitų galimybę patekti į infekcijos vietą.

Pavyzdžiui, streptokokinis streptolizinas slopina neutrofilų chemotaksį, net esant labai mažoms koncentracijoms. Taip pat žinoma, kad Mycobacterium tuberculosis ląstelės slopina leukocitų migraciją.

Chemotaksis imunologijoje

Chemotaksis yra pagrindinis imuninės sistemos procesas, nes jis koordinuoja ląstelių, svarbių organizmo gynybai, judesių kryptį. Dėl šio mechanizmo neutrofilai gali patekti į vietas, kur yra infekcija ar sužalojimas.

Kartu su uždegiminiu atsaku, chemotaksis yra būtinas migruojant kitiems fagocitams, kurie yra būtini norint pašalinti toksinus, patogenus ir ląstelių šiukšles. Tai yra įgimtos imuninės gynybos dalis.

Nuorodos

1. Adleris, J. (1975). Chemotaksis bakterijose. Metinė biochemijos apžvalga, 44 (1), 341–356.
2. Beckeris, E. (1983). Chemotaktiniai uždegimo veiksniai (gegužė), 223–225.
3. Delfis, P .; Martinas, S .; Burtonas, D .; Roit, I. (2006). „Roitt“ pagrindinė imunologija (11-asis leidimas). Malden, MA: „Blackwell“ leidyba.
4. Heinrichas, V., ir Lee, C.-Y. (2011). Neaiški linija tarp chemotaksinio vėžimo ir fagocitinio vartojimo: imunofizinė vienos ląstelės perspektyva. Žurnalas „Cell Science“, 124 (18), 3041–3051.
5. Murphy, K. (2011). „Janeway“ imunobiologija (8-asis leidimas). Girlianda mokslas.
6. Nuzzi, PA, Lokuta, MA, ir Huttenlocher, A. (2007). Neutrofilų chemotaksio analizė. Metodai molekulinėje biologijoje, 370, 23–36.
7. Rot, A. (1992). Leukocitų chemotaksės vaidmuo uždegime. Uždegimo biochemija, 271–304.
8. Yang, K., Wu, J., Zhu, L., Liu, Y., Zhang, M., & Lin, F. (2017). Visų lustų metodas greitam neutrofilų chemotaksio analizei tiesiogiai iš lašelio kraujo. Kanados sveikatos tyrimų institutai.