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Die Phagozytose ist einer der grundlegendsten und zugleich effektivsten Abwehrmechanismen des menschlichen Körpers. Das ordnungsgemäße Funktionieren des Phagozytoseprozesses ist ein wesentlicher Bestandteil einer ordnungsgemäßen Immunantwort. Finden Sie heraus, was genau Phagozytose ist, wie Phagozytose funktioniert, warum Phagozytose benötigt wird und welche Auswirkungen Phagozytose-Störungen haben können?

Phagozytoseist die Aufnahme von Krankheitserregern, toten Zellfragmenten und winzigen Partikeln durch spezialisierte Zellen, sogenannte Phagozyten. Die Phagozytose kann mit dem „Aufräumen“ auf zellulärer Ebene verglichen werden – sie ermöglicht den Zellen, unnötige oder gefährliche Elemente loszuwerden.

Inh alt:

  1. Was ist Phagozytose?
  2. Die Rolle der Phagozytose im Körper
  3. Welche Zellen sind zur Phagozytose fähig?
  4. Phagozytose - Typen
    • spontane (native) Phagozytose
    • erleichterte Phagozytose
  5. Phagozytose - Stadien
  6. Phagozytose - und was dann?
  7. Wege zur Vermeidung der Phagozytose durch Mikroorganismen
  8. Störungen der Phagozytose
    • Chronische granulomatöse Erkrankung
    • Chediak Team- Higashi

Was ist Phagozytose?

Phagozytose ist ein biologischer Prozess, bei dem eine Zelle Fremdpartikel aufnimmt. Das Phänomen der Phagozytose ist bei vielen lebenden Organismen verbreitet – die primitivsten (z. B. Protozoen) nutzen die Phagozytose, um Nahrung aus der äußeren Umgebung aufzunehmen.

Beim Menschen wird die Fähigkeit zur Phagozytose hauptsächlich von den Zellen des Immunsystems genutzt.

Die Phagozytose gehört zu den Mechanismen der angeborenen, also unspezifischen Immunität. Der Prozess der Phagozytose ist daher eine der ersten und grundlegenden Verteidigungslinien unseres Körpers. Neben ihrer Rolle im Immunsystem ist die Phagozytose von großer Bedeutung für die Aufrechterh altung der Gewebehomöostase (oder des Gleichgewichts).

Die Phagozytose ermöglicht die Entfernung abgestorbener und geschädigter körpereigener Zellen, was wiederum eine effiziente Regeneration und Rekonstruktion aller Gewebe ermöglicht.

Die Phagozytose ist eine der Arten der Endozytose, d. h. die Übertragung von Molekülen aus der äußeren Umgebunginnerhalb der Zelle. Bei der Phagozytose werden feste Partikel aufgenommen: Die Fresszelle umgibt sie zunächst mit einem Fragment ihrer eigenen Zellmembran und zieht sie dann in sich hinein. Dadurch entsteht ein Vesikel, das das absorbierte Partikel enthält, ein sogenanntes Phagosom.

Der Inh alt des Phagosoms wird dann mit einer Vielzahl von Chemikalien und Enzymen verdaut. Der ganze Vorgang gleicht dem „Fressen“ des Partikels durch die Zelle, was sich auch im Begriff Phagozytose widerspiegelt.

Der Name kommt vom griechischen phagein und bedeutet "essen, verschlingen".

Phagozytose findet in unserem Körper ständig statt - Milliarden von Phagozyten "fressen" ständig gefährliche Mikroorganismen, Fragmente toter Zellen oder unnötige Partikel. Es ist ein üblicher, wenn auch extrem komplizierter Vorgang.

Die korrekte Zielerkennung durch die Fresszelle und die korrekte Interaktion zwischen Fresszelle und „Angriffsziel“ erfordert die kontinuierliche Zusammenarbeit verschiedener Proteine, Signalmoleküle, Antikörper und Helferzellen.

Die Rolle der Phagozytose im Körper

Es ist nicht schwer zu erraten, dass die grundlegende Anwendung des Prozesses der Phagozytose die Abwehr unseres Körpers gegen Krankheitserreger ist. Das Eindringen eines Infektionserregers in den Körper startet eine Kaskade von Signalen, um Fresszellen zum Ort der Infektion zu „rufen“.

Es beginnt eine akute Entzündung, deren Aufgabe es ist, den Erreger zu neutralisieren. Phagozyten fließen mit dem Blut zur Läsion und bilden einen der wichtigsten Mechanismen der primären Immunantwort. Am Ort der Entzündung "fressen" Fresszellen sowohl Krankheitserreger als auch geschädigte Zellen.

Im Verlauf der Infektion haben wir es mit einer anderen, sehr wichtigen Form der Phagozytose zu tun. Es handelt sich um die sogenannte Eferozytose.

Der Prozess der Eferozytose beinh altet das Schlucken sterbender Zellen, wenn die Entzündung abklingt. Sobald die Fresszellen ihre Funktion erfüllt und Krankheitserreger eliminiert haben, werden sie überflüssig.

Dann sterben sie natürlich, gefolgt von Eferozytose, bedeutet "das Schlachtfeld säubern". Diese Art der Phagozytose reduziert Entzündungen und ermöglicht es dem Körper, in den Zustand vor der Infektion zurückzukehren.

An dieser Stelle sei betont, dass das Absterben von Zellen in unserem Körper ein kontinuierlicher Prozess ist, nicht nur als Folge einer Infektion. Jede Zelle hat eine bestimmte Lebensdauer, nach der sie stirbt und durch eine neue ersetzt wird. Der Vorgang des programmierten Zelltods wird als Apoptose bezeichnet.

Apoptose ist ein natürliches Phänomen, das es unserem Gewebe ermöglicht, sich ständig zu erneuern. Das sterbende Zellendurch ihre neuen Pendants ersetzt werden könnten, müssen sie zunächst bereinigt werden. Wie Sie leicht erraten können, ist dies auch die Aufgabe von Fresszellen.

Apoptotische (absterbende) Zellen senden an der Oberfläche ihrer Zellmembran spezielle Signale aus, die es ihnen ermöglichen, von Phagozyten erkannt und neutralisiert zu werden.

In diesem Fall erfolgt die Phagozytose ohne Entzündung. Wir sehen also, dass die Phagozytose nicht nur eine Abwehrmethode gegen fremde Mikroorganismen ist, sondern auch ein Prozess, der die Entwicklung, den Umbau und die Erneuerung aller Gewebe ermöglicht.

Welche Zellen sind zur Phagozytose fähig?

Zellen, die zur Phagozytose befähigt sind, nennt man Fresszellen. Je nach Effizienz und Effektivität der Phagozytose unterscheiden wir die sog professionelle und nicht-professionelle Fresszellen

Laien beschäftigen sich "regelmäßig" mit der Phagozytose - dieser Vorgang ist nicht ihre Hauptaufgabe. Manchmal befinden sich jedoch Partikel / Fragmente abgestorbener Zellen in der Nähe dieser Zellen, die gereinigt werden müssen.

Dann zeigen sie eine gewisse phagozytische Aktivität, obwohl sie im Vergleich zu professionellen Phagozyten deutlich eingeschränkt und weniger effektiv ist. Viele Arten von Zellen werden als nicht-professionelle Fresszellen klassifiziert, inkl. Epithelzellen, einige Bindegewebszellen und auch das vaskuläre Endothel.

Professionelle Fresszellen sind die Hauptzellen, die für die Phagozytose in unserem Körper verantwortlich sind. Darunter unterscheiden wir hauptsächlich Neutrophile, Monozyten und Makrophagen. Diese Zellen gehören zur Familie der Leukozyten oder weißen Blutkörperchen, die hauptsächlich Immunfunktionen erfüllen. Alle drei Arten professioneller Fresszellen sind auf die Phagozytose spezialisiert, obwohl jede etwas anders vorgeht.

Neutrophile sind die Hauptzellen, die für die Entstehung akuter Entzündungen verantwortlich sind. Normalerweise zirkulieren Neutrophile mit dem Blut durch den Körper. Wenn eine Infektion beginnt, häufen sich diese Zellen sofort im Krankheitsherd. Die durch Neutrophile vermittelte Phagozytose ist schnell und intensiv: Diese Zellen verfügen über eine Vielzahl von Möglichkeiten, aufgenommene Krankheitserreger zu inaktivieren.

Monozyten zirkulieren wie Neutrophile im Blutkreislauf, können aber den Blutkreislauf verlassen und verschiedene Gewebe besiedeln. Die reifen Monozyten wandeln sich dann in Gewebemakrophagen um. Makrophagen-vermittelte Phagozytose ist weniger schnell und viel langsamer. Makrophagen sind der Hauptpool von Zellen, die an Orten chronischer Entzündungen zu finden sind.

Phagozytose - Typen

Phagozytose ist ein komplizierter Prozess, der davon abhängtder Typ der phagozytischen Zelle, das phagozytische Objekt und viele Zwischenmoleküle. Es gibt zwei grundlegende Wege der Phagozytose:

  • spontane (native) Phagozytose

Dies ist eine relativ langsam ablaufende Phagozytose, die selten an der antimikrobiellen Reaktion beteiligt ist. Die Rolle der spontanen Phagozytose besteht darin, tote Zellen zu entfernen und unnötige Elemente innerhalb des Gewebes zu "reinigen". Um eine spontane Phagozytose einzuleiten, ist es notwendig, die sogenannte zu stimulieren "Scavenger-Rezeptoren", die hauptsächlich auf Makrophagen vorhanden sind. Diese Art der Phagozytose ist von Natur aus entzündungshemmend.

  • erleichterte Phagozytose

Die erleichterte Phagozytose ist viel schneller und effizienter als die spontane Phagozytose. Dank dessen ist es hochwirksam bei der Zerstörung von Krankheitserregern. Damit der Prozess der Phagozytose so intensiv ablaufen kann, bedarf es – wie der Name schon sagt – einiger Einrichtungen.

Wie können Fresszellen ihre Aktivität fördern? Eine der gängigsten Methoden ist die spezielle „Kennzeichnung“ von zu entsorgenden Gegenständen. Dieser Vorgang wird als Opsonisierung bezeichnet.

Die Essenz der Opsonisierung ist die Bindung bestimmter Moleküle an die Oberfläche des Mikroorganismus. Dieser „markierte“ Erreger wird von den Nahrungszellen schnell angegriffen und zerstört. Die Moleküle, die die Opsonisierung ermöglichen, werden Opsonine genannt. Dies sind hauptsächlich Antikörper und Bestandteile der sog Komplementsystem

Opsonine erkennen Krankheitserreger effizient, markieren sie und erleichtern so den Ablauf der Phagozytose erheblich.

Phagozytose - Stadien

Wir wissen bereits, welche Zellen wann und warum mit Phagozytose zu tun haben. Versuchen wir also, den Verlauf dieses Prozesses genau zu verfolgen:1. Aktivierung und Einstrom von Fresszellen zum InfektionsortDas Eindringen des Mikroorganismus in den Körper bewirkt die sofortige Stimulierung des Immunsystems. Zellen im Infektionstor beginnen, ein Signal einer bestehenden Bedrohung zu senden.

Die Botenstoffe (hauptsächlich die sogenannten entzündungsfördernden Zytokine) verteilen sich im Blutkreislauf. Dadurch „erfahren“ die Fresszellen, dass sie sich infiziert haben und werden aktiviert.

Die aktivierten Fresszellen gelangen mit dem Blut zum Ort der Infektion. Der effiziente Einstrom von Phagozyten an die richtige Stelle ist dank der sogenannten möglich Chemotaxis. Es ist der Prozess der gerichteten Zellbewegung unter dem Einfluss chemischer Signale.

Aktive Fresszellen haben auch die Fähigkeit, die Wände von Blutgefäßen zu durchdringen und an der Stelle der Blutgefäße ein entzündliches Infiltrat zu erzeugenInfektionen.

2. Erregerdiagnose

Wenn Fresszellen die Infektionsstelle erreichen, beginnen sie, Krankheitserreger zu erkennen. Dieser Prozess wird oft durch andere Moleküle erleichtert (siehe Abschnitt 4 für erleichterte Phagozytose). Jede Fresszelle hat auf der Oberfläche ihrer Zellmembran die sog Rezeptoren oder Proteine, die die Erkennung verschiedener Moleküle ermöglichen.

Wenn die Rezeptoren, die für die Erkennung von Mikroorganismen verantwortlich sind, stimuliert werden, bindet der Phagozyten eng an das Ziel seines Angriffs.

3. Aufnahme des Erregers

Die an den Erreger "haftende" Fresszelle beginnt mit dem Aufnahmeprozess. Die Phagozyten-Zellmembran beginnt, den Erreger zu umgeben und an seinen Rändern zu "klettern". Dadurch entsteht ein Vesikel, das den Mikroorganismus enthält. Dieses Vesikel, Phagosom genannt, befindet sich jetzt in der Fresszelle. Um den Mikroorganismus vollständig zu neutralisieren, muss der Inh alt des Phagosoms zerstört werden.

Verdauung von Phagosomeninh alten

Damit der Inh alt des Phagosoms verdaut werden kann, ist es notwendig, Verdauungsenzyme in sein Inneres zu bringen. Solche Enzyme werden in speziellen Vesikeln gespeichert, die Lysosomen genannt werden.

Das letzte Stadium der Phagozytose erfordert daher die Kombination des Inh alts von Lysosomen mit dem Inh alt des Phagosoms - so wird die sogenannte Phagolysosom

Die Enzyme in den Lysosomen können die komplexesten Chemikalien abbauen, was zur Zerstörung des Mikroorganismus führt. Die Elimination des Erregers unter Beteiligung von Verdauungsenzymen wird als sauerstoffunabhängig bezeichnet.

Wie Sie leicht erraten können, gibt es auch eine sauerstoffabhängige Elimination. Es ist viel schneller und effektiver, aber nur einige Fresszellen können es tun. Die sauerstoffabhängige Eliminierung erfolgt nur in Zellen mit der Fähigkeit, das sogenannte zu erzeugen "Sauerstoffexplosion".

Eine Sauerstoffexplosion ist eine plötzliche Freisetzung sehr aktiver Sauerstoffspezies (z. B. Wasserstoffperoxid), die eine starke antimikrobielle Wirkung hat. Eine Sauerstoffexplosion löst eine Reihe chemischer Reaktionen aus, die zur schnellen Eliminierung von Krankheitserregern führen. Die sauerstoffabhängige mikrobielle Zerstörung ist in erster Linie charakteristisch für Neutrophile.

Phagozytose - und was dann?

Der Prozess der Phagozytose endet mit der Verdauung des Phagosoms in der Zelle. Was passiert neben den Trümmern der zerstörten Partikel? Die Fresszelle wird die meisten unnötigen Produkte los, indem sie sie einfach nach draußen „schleudert“. Ein Teil des Materials, das nach der Verdauung übrig bleibt, kann jedoch sehr nützlich sein.

Einige Fresszellen spielen auch andere Rollen im Immunsystem. Ein gutes BeispielEs gibt Makrophagen, die sich neben der Phagozytose auch mit der sogenannten befassen Präsentation von Antigenen. Die Antigenpräsentation basiert darauf, anderen Immunzellen Fragmente zerstörter Mikroorganismen zu zeigen.

Nachdem die Phagozytose des Pathogens abgeschlossen ist, legt der Makrophage einen Teil des phagozytischen Materials auf seiner Oberfläche frei und "reist" damit durch den Körper.

Jede Zelle des Immunsystems, der er begegnet, "lernt" dadurch, wie man einen bestimmten Erreger erkennt. Dieses Phänomen ist äußerst wichtig für den Aufbau effizienter Abwehrmechanismen gegen antimikrobielle Mittel.

Es ist auch wichtig zu wissen, dass der Prozess der Phagozytose nicht immer mit der endgültigen Zerstörung des Mikroorganismus endet. Es gibt Krankheitserreger, die dank speziell entwickelter Abwehrmechanismen im Inneren von Phagosomen überleben können. Ein gutes Beispiel sind die Tuberkulose-Bazillen, die viele Jahre im Inneren von Makrophagen überleben können.

Wege zur Vermeidung der Phagozytose durch Mikroorganismen

Die Phagozytose als Mittel zur Eliminierung "biologischer Gegner" ist ein sehr alter Mechanismus. Aus diesem Grund ist es einigen Mikroorganismen gelungen, Wege zu entwickeln, um die Phagozytose zu vermeiden oder zu überleben. Hier sind ihre Beispiele:

  • Phagozyten töten

Der einfachste Weg, eine Phagozytose zu vermeiden, scheint darin zu bestehen, die verursachende Zelle zu neutralisieren. Einige Mikroorganismen haben die Fähigkeit, Substanzen zu produzieren, die Fresszellen irreversibel schädigen. Ein Beispiel für einen solchen Erreger ist Staphylococcus aureus (lat.Staphylococcus aureus ), der Toxine produziert, die durch Zerstörung der Zellmembran von Fresszellen deren Tod verursachen.

  • Erlöschen der Entzündungsreaktion

Entzündung im Infektionstor erleichtert die Übertragung eines Infektionssignals. Dank dessen ist die Aktivierung und Ankunft von Fresszellen an der richtigen Stelle möglich. Es gibt Krankheitserreger, die sich so maskieren können, dass sie vom Immunsystem des Wirts nicht erkannt werden und keine Entzündung hervorrufen.

  • Opsonisierung vermeiden

Die Opsonisierung oder spezielle "Kennzeichnung" von Krankheitserregern ist eine der effektivsten Methoden, um die Phagozytose zu erleichtern. Kein Wunder, dass Mikroben versuchen, es zu vermeiden. Einige Staphylokokkenstämme können Opsonine zerstören oder auf ihrer Oberfläche verstecken.

  • Phagozytenerkennung vermeiden

Damit der Phagozytoseprozess beginnen kann, ist es notwendig, die Schädlichkeit eines bestimmten Mikroorganismus durch den Phagozyten zu erkennen. Einige Krankheitserreger, wie SpirochätenTreponema pallidumverursachenSyphilis kann den Wirtszellen ähnliche Antigene an ihre Oberfläche anheften. Das Immunsystem erkennt sie dann als seine eigenen, wodurch Krankheitserreger eine Phagozytose vermeiden können.

  • Blockierung der Phagosomenproduktion

Einer der Schlüsselstadien der Phagozytose besteht darin, den angegriffenen Mikroorganismus mit einem Vesikel zu umgeben, das dann in die Zelle aufgenommen wird. In der Natur gibt es jedoch viele Möglichkeiten, dies zu vermeiden. Einige Mikroben produzieren Substanzen, die die Phagosomenwand abbauen. Einen anderen Mechanismus nutzt der blaue Ölstab ( Pseudomonas aeruginosa ). Dieses Bakterium produziert einen schlüpfrigen Belag (Biofilm) um sich herum, der die Bildung dieser Blase verhindert.

  • Überleben im Phagozyten

Das Phagolysosom wird während der Phagozytose zum endgültigen Lebensraum von Krankheitserregern. Seine Umgebung ist äußerst feindselig; es ist voller Enzyme und Killersubstanzen. Mikroorganismen können jedoch Mechanismen entwickeln, die es ihnen ermöglichen, auch unter solch schwierigen Bedingungen zu überleben. Ein Beispiel ist die Tuberkulose ( Mycobacterium tuberculosis ). Dieses Bakterium hat eine spezielle Zellmembran mit einem sehr hohen Lipidgeh alt entwickelt, die von üblichen Verdauungsenzymen nicht angegriffen wird.

  • Flucht aus dem Phagosom

So unglaublich es auch klingen mag, dem Phagosom zu entkommen, es gibt tatsächlich Mikroben, die einen so ausgeklügelten Abwehrmechanismus entwickelt haben. Listeria monocytogenes produziert Substanzen, die die Phagosomenwand zerstören können. Darüber hinaus kann sich dieser Erreger, nachdem er aus dem Phagosom ausgetreten ist, innerhalb des Fresszyts vermehren und auch weiter über seine Grenzen hinaus gelangen.

Störungen der Phagozytose

Eine gut funktionierende Phagozytose ist von grundlegender Bedeutung für das reibungslose Funktionieren des Immunsystems. Störungen in einigen Stadien der Phagozytose liegen Immunschwächekrankheiten zugrunde. Beispiele für solche Krankheiten sind:

  • Chronische granulomatöse Erkrankung

Die Ursache der chronischen Granulomatose ist eine Störung der Phagozytose im Stadium der Erzeugung eines Sauerstoffstoßes. Das Fehlen eines geeigneten Enzyms (der sogenannten NADPH-Oxidase) verhindert die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies, was wiederum eine schnelle und effektive Eliminierung von Mikroorganismen nicht zulässt.

Eine Schädigung des Enzyms hat einen genetischen Hintergrund, daher gibt es noch keine kausale Behandlung der Erkrankung. Im Verlauf der chronischen Granulomatose kommt es aufgrund des unzureichenden intrazellulären Eliminationssystems häufig zu Infektionen, Abszessen und Granulomen.Krankheitserreger

  • Chediak-Higashi Team

Beim Chediak-Higashi-Syndrom liegt ein Defekt der Phagozytose im Stadium der Phagosom-Lysosom-Verbindung vor. Eine genetische Mutation eines der Proteine ​​verhindert die Übertragung von Verdauungsenzymen auf das Vesikel, das den Erreger enthält, und verhindert so seine Eliminierung.

Neben einer erheblichen Beeinträchtigung der Immunität sind auch Albinismus und Funktionsstörungen des Nervensystems charakteristisch für das Chediak-Higashi-Syndrom.

Über den AutorKrzysztof BialazitEin Medizinstudent am Collegium Medicum in Krakau, der langsam in die Welt der ständigen Herausforderungen der ärztlichen Arbeit eindringt. Sie interessiert sich besonders für Gynäkologie und Geburtshilfe, Pädiatrie und Lifestyle-Medizin. Ein Liebhaber von Fremdsprachen, Reisen und Bergwandern.

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Kategorie:

Immunsystem