FAGOLISOSOMA: CARACTERÍSTIQUES, FORMACIÓ I FUNCIONS - BIOLOGIA - 2025

El fagolisosoma és un compartiment cel·lular que resulta de la fusió d'un fagosoma amb un lisosoma, en absència d'autofàgia; tot i que el fagosoma podria fusionar-se també a un endosoma, abans de la fusió amb el lisosoma.

El fagosoma és un compartiment envoltat per una sola membrana, que es forma com a resultat de la fagocitosi. El fagosoma recentment format experimenta un procés anomenat maduració, que implica la seva fusió a lisosomes. Aquest fenomen produeix un fagolisosoma madur, l'interior és àcid i altament hidrolític.

Font: GrahamColm at English Wikipedia

Les cèl·lules especialitzades en fagocitosi, com els macròfags i neutrofilos, destrueixen als patògens ingressats a la cèl·lula i secreten citoquines pro-inflamatòries. Aquests exemples posen de manifest la importància dels fagolisosomas.

Característiques

Els fagolisosomas es caracteritzen per les següents raons:

- Posseeixen un pH àcid (al voltant de pH 5). De manera similar a lisosomes i endosomes, el pH és regulat a través del complex bombeador de protons ATPasa-V. El pH àcid crea un ambient inhòspit per als patògens, afavoreix la dismutació de l'superòxid i és el pH òptim per enzims hidrolítics.

El pH en la mesura del fagolisosomas s'ha determinat mitjançant diferents mètodes. Un d'ells consisteix a usar colorants com taronja d'acridina, la fluorescència depèn de l'pH.

- Activitat hidrolítica elevada d'enzims que degraden la proteïnes (catepsines), els lípids i sucres (beta-galactosidasa). Per exemple, en els macròfags, la lisozima ajuda a degradar l'esquelet de peptidoglican dels bacteris.

Un mètode de detecció d'activitat d'enzims consisteix a marcar partícules, que seran fagocitades, amb un substrat que canvia les seves propietats fluorescents després de la catàlisi. Aquest mètode es fa servir per mesurar radicals lliures d'oxigen (ROS).

- Explosió de l'activitat superòxid. La NADPH oxidasa participa en la formació de radicals superòxid (O ₂ ^{• -}), els quals són transformats en peròxid d'hidrogen (H ₂ O ₂) per la dismutasa de l'superòxid.

A més, el superòxid es combina amb òxid nítric i forma peroxinitrit, que té activitat antimicrobiana.

biogènesi

Les cèl·lules de mamífers posseeixen un gran nombre de tipus de cèl·lules que realitzen fagocitosi. Aquest procés comença amb la interacció de l'lligant a la superfície de l'receptor. El lligant pot ser un bacteri o una cèl·lula en apoptosi. El receptor unit a l'lligant és internalitzat en forma d'una vesícula, denominat fagosoma.

La internalització necessita l'activació de quinases i l'alteració de l'metabolisme fosfolipídico, entre altres esdeveniments. No obstant això, el fagosoma no degrada el lligant. La dotació d'activitat lítica a l'fagosoma depèn de la seva interacció amb els lisosomes.

Evidències experimentals indiquen que els fagosomas recent formats, anomenats fagosomas primerencs, interactuen preferencialment amb endosomes. Els fagosomas expressen senyals que disparen i guien la seva fusió a elements de la via endocítica.

Prova d'això és que els fagosomas primerencs contenen components de la membrana plasmàtica i proteïnes típiques dels endosomes, com són els receptors de transferrina (TfRs), EEA1, Rab5, Rab juliol.

La fusió dels fagosomas primerencs amb els lisomas pot ser constatada per la seva composició en proteïnes. En aquest cas, els fagolisomas posseeixen les proteïnes LAMP i catepsina D.

La regulació de la maduració de l'fagosoma és complexa i depèn de proteïnes intercanviadores de nucleòtids de guanina (GEF), proteïnes que hidrolitzen GTP (GAP), entre d'altres efectors.

funcions

Els fagòcits, o cèl·lules que fan fagocitosi, són classificats com fagòcits de baixa (no professionals), mitja (per-professionals) i alta (professionals) competència fagocítica. Els neutròfils i macròfags són fagòcits professionals de el sistema immune.

Aquests fagòcits s'encarreguen d'atrapar i destruir cèl·lules apoptòtiques de l'hoste, partícules contaminants i organismes amb potencial patogènic.

Els neutròfils i els macròfags maten els microbis fagocitats. La mort de microbis és realitzada mitjançant una seqüència de passos, els quals són els següents:

- Activació d'enzims proteolítics, com l'elastasa. Aquesta última enzim és una serina-proteasa, implicada en la mort de molts tipus de bacteris. Una altra proteïna implicada és la catepsina G.

- Determinació de sistema fagòcit oxidasa, la qual és un enzim multimérica que es troba a la membrana de l'fagolisosoma. La fagòcit oxidasa és induïda i activada per estímuls, com ara IFN-gamma i senyals TLR. Aquest enzim redueix ROS usant NADPH com a substrat donador d'electrons.

- Els macròfags produeixen òxid nítric mitjançant una òxid nítric sintasa induïble. Aquest enzim catalitza la conversió d'arginina a citrulina i òxid nítric, el qual reacciona amb superòxid per formarperoxinitrilo, un potent verí que mata microbis.

malalties

Hi ha un creixent interès per estudiar malalties genètiques relacionades amb defectes en la fagocitosi. Unit a aquest interès, ha sorgit la preocupació per la resistència als antibiòtics dels bacteris, les quals tenen maneres d'evitar la mort dins dels fagòcits.

Per això, l'estudi de el sistema immune i la seva interacció amb microbis patògens permetrà desenvolupar noves estratègies antimicrobianes.

La malaltia granulomatosa crònica

La malaltia granulomatosa crònica (EGC) es deu a una immunodeficiència que fa que els pacients pateixin freqüentment d'infeccions, ocasionades per bacteris i fongs. Els microbis més comuns són Staphylococcus aureus, i espècies dels gèneres Aspergillus, Klebsiella i Salmonella.

símptomes

Els pacients amb EGC presenten una condició inflamatòria, que es caracteritza per la presència de granulomes, colitis, artritis no infecciosa, osteomielitis, i accessos peri-rectals, entre d'altres símptomes.

La inflamació es produeix per la deficiència en la defensa autofàgica contra microbis. En conseqüència, s'allibera IL-1beta i la regulació de cèl·lules T és deficient.

La EGC es produeix com a resultat de la deficiència de l'enzim NADPH oxidasa en els leucòcits. La NADPH oxidasa posseeix cinc components (gp91, p22, P47, P67 i p40). La mutació més comuna es troba en el gen CYBB, que codifica gp91.

Una mutació menys freqüent es produeix en el gen NCF1, que codifica P47, i la mutació més rara passa en el gen NCF2, que codifica P67.

tractament

La malaltia sol tractar amb antibiòtics i antifúngics. El tractament contra bacteris gram-negatives inclou una combinació de ceftacidime i carbapenen. Mentre que els fongs són tractats amb triazols via oral, com ara itraconazole i posaconazol.

Durant els períodes lliures d'infecció es recomana l'ús de trimetropin-sulfametoxazole juntament amb un antifúngic, com l'itraconazol.

referències

1. Abbas, AK, Lichtman, AH i Pillai, S. 2007. lular and Molecular Immunology. Saunders Elsevier, USA.
2. Kinchen, JK & Ravichandran, KS 2008. Phagosome maturation: going through the acid test. Natural Review Molecular Cell Biology, 9: 781-795.
3. Klionsky, DJ, Eskelinen, EL, Deretic, V. 2014. Autophagosomes, phagosomes, autolysosomes, phagolysosomes, autophagolysosomes… Wait, I'ma confused. Autophagy, 10: 549-551.
4. Roos, D. 2016. Chronic granulomatous disease. British Medical Bulletin, 118: 53-66.
5. Russell, D., Glennie, S., Mwandumba, H., Heyderman, R. 2009. The macrophage marxis on its phagosome: dynamic assays of phagosome function. Natural Review Immunology, 9: 594-600.

Vieira, OV, Botelho, RJ Grinstein, S. 2002. Phagosome maturation: aging gracefully. Biochemestry Journal, 366: 689-704.