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Fagocitose

Esquema da fagocitose por pseudópodes

Fagocitose ( do grego antigo, φαγεῖν (phagein), "devorar" , κύτος (kytos), "células") é o processo pelo qual uma célula usa sua membrana plasmática para englobar partículas grandes (≥ 0,5 μm), dando origem a um compartimento interno chamado fagossoma.

Nos sistemas imunológicos de organismos multicelulares, a fagocitose é um dos principais mecanismos usados para remover patógenos e restos celulares. O material ingerido é então digerido no fagossoma. Bactérias, células de tecidos mortos e pequenas partículas minerais são exemplos de objetos que podem ser fagocitados. Alguns protozoários usam a fagocitose como meio de obter nutrientes.

História

A fagocitose foi observada pela primeira vez pelo médico canadense William Osler (1876),[1] e mais tarde estudada e nomeada por Élie Metchnikoff (1880, 1883).[2]

No sistema imunológico

Micrografia eletrônica de varredura de um fagócito (amarelo, direito) fagocitando bacilos de antraz (laranja, à esquerda)

A fagocitose é um dos principais mecanismos da resposta imune inata. É um dos primeiros mecanismos de resposta à infecção e um dos ramos iniciais de uma resposta imune adaptativa . Embora a maioria das células sejam capazes de fagocitar, alguns tipos de células a executam como parte de sua função principal. Estes são chamados de "fagócitos profissionais". A fagocitose é antiga em termos evolutivos, estando presente até em invertebrados .[3]

Células fagocitárias profissionais

Neutrófilos , macrófagos , monócitos , células dendríticas , osteoclastos e eosinófilos podem ser classificados como fagócitos profissionais.[2] Os três primeiros têm o maior papel na resposta imune à maioria das infecções.[3]

O papel dos neutrófilos na resposta imune se dá, em grande parte, pela patrulha da corrente sanguínea seguida de rápida migração para os tecidos em caso de infecção.[3] Após migrar para o tecido, essas células têm efeito microbicida direto por fagocitose. Os neutrófilos são capazes de fagocitar microorganismos opsonizados principalmente através dos receptores Fc e complementam os receptores 1 e 3. O efeito microbicida dos neutrófilos se dá em grande parte devido a um grande repertório de moléculas presentes em grânulos pré-formados. Enzimas e outras moléculas preparadas nestes grânulos são proteases, tais como colagenase , gelatinase ou serina proteases , mieloperoxidase , lactoferrina e proteínas antibióticas. A degranulação destes no fagossoma, acompanhada de alta produção de espécies reativas de oxigênio (burst oxidativo) é altamente microbicida.[4]

Macrófagos iniciam a fagocitose por receptores de manose , receptores sequestradores , receptores Fcγ e receptores de complemento 1, 3 e 4. Os macrófagos são capazes de fagocitar microorganismos diversas vezes sem perder viabilidade, produzindo continuamente novos lisossomos.[3][5]

Receptores iniciadores

Receptores para fagocitose podem ser divididos em duas categorias. Os receptores opsônicos dependem de opsoninas .[6] Entre estes estão os receptores que reconhecem a parte Fc de anticorpos IgG, e proteínas do sistema complemento depositadas em células. Os receptores não-opsónicos incluem receptores do tipo lectina, receptor de Dectina ou receptores de captação. Algumas vias fagocíticas requerem um segundo sinal de receptores de reconhecimento de padrões (PRRs) ativados por ligação a padrões moleculares associados a patógenos (PAMPS), o que leva à ativação de NF-κB .[2]

Receptores Fcγ

Os receptores Fcγ reconhecem alvos revestidos com IgG. A principal parte reconhecida é o fragmento Fc. Por exemplo, macrófagos humanos possuem receptores o FcγRI , FcγRIIA e FcγRIII .[5] A fagocitose mediada pelo receptores Fcγ em neutrófilos e ativa uma explosão oxidativa microbicida.[4]

Receptores do complemento

Estes receptores atuam no reconhecimento de alvos revestidos pelas proteínas C3b , C4b e C3bi do sistema do complemento plasmático. Nos macrófagos, o CR1 , CR3 e CR4 são responsáveis pelo reconhecimento dos alvos.[5]

Receptores de manose

A manose e outros açúcares associados a patógenos, como a fucose , são reconhecidos pelo receptor de manose. A ingestão mediada pelo receptor de manose é distinta nos mecanismos moleculares do receptor Fcγ ou da fagocitose mediada pelo receptor do complemento.[5]

Fagossoma

O engolfamento do material é facilitado por uma parte do citoesqueleto com capacidade contrátil, chamada de sistema contrátil actina-miosina. A fagocitose do material dá origem ao fagossoma, que se move em direção ao centrossoma do fagócito e é fundido com os lisossomos , formando um fagolisossomo. Progressivamente, o fagolisossomo é acidificado, ativando enzimas degradativas.[2][7]

A degradação pode ser dependente de oxigênio ou independente de oxigênio.

Alguns leucócitos são capazes de gerar cianeto de hidrogênio durante a fagocitose, podendo matar bactérias , fungos e outros patógenos, gerando vários outros produtos químicos tóxicos.[9][10][11]

Na apoptose

Após a apoptose , as células que estão morrendo precisam ser absorvidas pelos macrófagos em um processo chamado eferocitose . Uma das características de uma célula apoptótica é a apresentação de uma variedade de moléculas intracelulares na superfície celular, como calreticulina , fosfatidilserina (da camada interna da membrana plasmática), anexina A1 , LDL oxidada e glicanos alterados.[12] Essas moléculas são reconhecidas por receptores de macrófagos, como o receptor de fosfatidilserina ou por receptores extracelulares, como trombospondina 1 , GAS6 e MFGE8 , que se ligam em uma segunda etapa a outros receptores no macrófago, como o CD36. e alfa-v beta-3 integrina. O acúmulo de remanescentes de células apoptóticas que não foram fagocitados corretamente está associada a distúrbios autoimunes.[13][14][15][16]

Trofozoítos de Entamoeba histolytica com eritrócitos ingeridos

Em protistas

Em muitos protistas , a fagocitose é usada como meio de alimentação, fornecendo parte ou toda a sua nutrição. Isso é chamado de nutrição fagotrófica , distinta da nutrição osmotrófica que ocorre por absorção.  

  • Em alguns, como a ameba, a fagocitose é executada por pseudópodes que englobam o alvo, assim como nos fagócitos de animais. Em humanos, o amebozoário Entamoeba histolytica é capaz de fagocitar eritrócitos
  • O grupo dos protozoários ciliados também se envolvem em fagocitose.[17] Nos ciliados, há uma ranhura ou câmara especializada no processo de fagocitose chamada citostoma.

Como nas células imunológicas fagocíticas, o fagossomo resultante pode ser fundido com lisossomas contendo enzimas digestivas, formando um fagolisossomo. As partículas dos alimentos serão então digeridas e os nutrientes liberados serão difundidos ou transportados para o citosol para uso em outros processos metabólicos.[18]

Organismos mixotróficos podem combinar nutrição fagotrófica e nutrição fototrófica .[19]

Referências

  1. ↑ «The Osler slide, a demonstration of phagocytosis from 1876: Reports of phagocytosis before Metchnikoff's 1880 paper». Cellular Immunology. 240. PMID 16876776. doi:10.1016/j.cellimm.2006.05.008 
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 «Phagocytosis: An Immunobiologic Process». Immunity. 44. doi:10.1016/j.immuni.2016.02.026 
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 M.), Murphy, Kenneth (Kenneth (2012). Janeway's immunobiology. [S.l.: s.n.] ISBN 9780815342434. OCLC 733935898 
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 «Neutrophils: Molecules, Functions and Pathophysiological Aspects». Laboratory Investigation. 80. ISSN 0023-6837. doi:10.1038/labinvest.3780067 
  5. ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 «MECHANISMS OF PHAGOCYTOSIS IN MACROPHAGES». Annual Review of Immunology. 17. ISSN 0732-0582. doi:10.1146/annurev.immunol.17.1.593 
  6. ↑ O Sistema Imunológico, Peter Parham, Garland Science, 2ª edição
  7. ↑ «The Cell Biology of Phagocytosis». Annual Review of Pathology: Mechanisms of Disease. 7. ISSN 1553-4006. doi:10.1146/annurev-pathol-011811-132445 
  8. ↑ «Cópia arquivada» (PDF). Consultado em 30 de março de 2019. Arquivado do original (PDF) em 3 de março de 2016 
  9. ↑ «Hydrogen cyanide generation by mu-opiate receptor activation: possible neuromodulatory role of endogenous cyanide». Brain Research. 768. PMID 9369328. doi:10.1016/S0006-8993(97)00659-8 
  10. ↑ «Formation of HCN by human phagocytosing neutrophils--1. Chlorination of Staphylococcus epidermidis as a source of HCN». Int J Biochem. 17. PMID 2989021. doi:10.1016/0020-711x(85)90213-7 
  11. ↑ Zgliczyński, Jan Maciej; Stelmaszyńska, Teresa. The Respiratory Burst and its Physiological Significance. [S.l.: s.n.] ISBN 978-1-4684-5498-7. doi:10.1007/978-1-4684-5496-3_15 
  12. ↑ «Macrophages discriminate glycosylation patterns of apoptotic cell-derived microparticles». The Journal of Biological Chemistry. 287. PMC 3249103Acessível livremente. PMID 22074924. doi:10.1074/jbc.M111.273144 
  13. ↑ «PPAR-delta senses and orchestrates clearance of apoptotic cells to promote tolerance». Nature Medicine. 15. PMC 2783696Acessível livremente. PMID 19838202. doi:10.1038/nm.2048 
  14. ↑ «Autoimmune kidney disease and impaired engulfment of apoptotic cells in mice with macrophage peroxisome proliferator-activated receptor gamma or retinoid X receptor alpha deficiency». Journal of Immunology. 186. PMC 4038038Acessível livremente. PMID 21135166. doi:10.4049/jimmunol.1002230 
  15. ↑ «Inefficient clearance of dying cells in patients with SLE: anti-dsDNA autoantibodies, MFG-E8, HMGB-1 and other players». Apoptosis. 15. PMID 20198437. doi:10.1007/s10495-010-0478-8 
  16. ↑ «Metabolic connections during apoptotic cell engulfment». Cell. 147. PMC 3254670Acessível livremente. PMID 22196723. doi:10.1016/j.cell.2011.12.006 
  17. ↑ «In the polymorphic ciliate Tetrahymena vorax, the non-selective phagocytosis seen in microstomes changes to a highly selective process in macrostomes». The Journal of Experimental Biology. 205. PMID 12089212 
  18. ↑ «Selective feeding behaviour of key free-living protists: avenues for continued study». Aquatic Microbial Ecology. 53. ISSN 0948-3055. doi:10.3354/ame01229 
  19. ↑ «Mixotrophy of a photosynthetic flagellate viewed from an optimal foraging perspective». Protist. 154. PMID 12812372. doi:10.1078/143446103764928512 

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