QUIMIOTAXI: BACTERIANA, EN NEUTRÒFILS, EN LA INFLAMACIÓ - BIOLOGIA - 2025

La quimiotaxis és un mecanisme mitjançant el qual les cèl·lules es mouen com a resposta a un estímul químic. L'estímul pot ser qualsevol substància difusible, la qual és detectada per receptors en la superfície de la cèl·lula. Hi ha dos tipus principals de quimiotaxis: positiva i negativa.

La quimiotaxis positiva és en la qual el moviment es dirigeix ​​cap a la font de l'estímul on la concentració és més gran. Per la seva banda, la quimiotaxis negativa és en la qual el moviment ocorre en la direcció oposada a l'estímul químic. En organismes multicel·lulars, la quimiotaxis és vital per al desenvolupament i la funció normal de el cos.

A la quimiotaxi els bacteris i altres organismes unicel·lulars o multicel·lulars dirigeixen els seus moviments en resposta a certes substàncies químiques en el seu entorn (estímuls).

És un mecanisme important en el sistema immune per atraure els limfòcits T als llocs on hi ha infecció. Aquest procés es pot veure alterat durant la metàstasi.

quimiotaxi bacteriana

Els bacteris poden desplaçar-se per una varietat de mecanismes, sent el més comú el moviment dels seus flagels. Aquest moviment està intervingut per la quimiotaxis que serveix per apropar-les a les substàncies favorables (quimio-atraients) i per allunyar-les de les tòxiques (quimio-repel·lents).

Els bacteris, com Escherichia coli, tenen diversos flagels els quals poden rotar de dues maneres:

- Cap a la dreta. En aquest cas cada flagell «rema» en una direcció diferent, causant que el bacteri es voltegi.

- A l'esquerra. En aquest cas s'alineen els flagels en una sola direcció, fent que el bacteri nedi en línia recta.

Generalment, el moviment d'un bacteri és el resultat d'alternar aquestes dues fases de rotació. La quimiotaxis dirigeix ​​el bacteri regulant la freqüència i la durada de cadascuna.

Aquesta modulació de la direcció de el moviment és el resultat de canvis molt precisos en la direcció de la rotació dels flagels. Per tant, mecànicament, l'essència de la quimiotaxis bacteriana és controlar la direcció de la rotació flagel·lar.

Quimiotaxis en neutròfils

Els neutròfils són un tipus de cèl·lules de el sistema immune fonamentals en la defensa contra les infeccions. Dins el cos, els neutròfils migren cap als llocs on hi hagi una infecció o una lesió dels teixits.

La migració d'aquestes cèl·lules està intervinguda per la quimiotaxis, que actua com la força d'atracció per determinar la direcció en què es mouen els neutròfils. Aquest procés és activat per l'alliberament d'unes proteïnes especialitzades de el sistema immune, anomenades interleucines, en els llocs on hi ha dany tissular.

Dels molts neutròfils que circulen fora de la medul·la òssia, la meitat estan en els teixits i l'altra meitat en els vasos sanguinis. Dels que es troben en els vasos sanguinis, la meitat estan dins del corrent principal de sang circulant ràpidament per tot el cos.

La resta dels neutròfils sanguinis es trasllada lentament, amb el seu moviment ameboide característic, al llarg de les parets internes dels vasos sanguinis. A l'rebre un senyal quimiotàctica, els neutròfils entren ràpidament en els teixits per realitzar la seva funció de defensa.

Acció de les proteïnes

La quimiotaxi en els neutròfils està intervinguda per unes proteïnes inserides a la membrana plasmàtica, les quals funcionen com a receptors de certes molècules de el sistema immune. La unió dels receptors als seus molècules diana fa que els neutròfils migren cap als llocs d'infecció.

Durant la quimiotaxis, les cèl·lules es mouen en resposta a senyals químics. L'acció dels neutròfils és només un exemple de com el cos fa servir la quimiotaxis per respondre a una infecció.

Quimiotaxi i la inflamació

Durant la inflamació, els glòbuls blancs (leucòcits) s'adhereixen a les cèl·lules de l'interior dels vasos sanguinis, des d'on migren a través de la capa de cèl·lules endotelials i es mouen entre els teixits cap a la font d'inflamació, on compliran la seva funció de defensa de l'hoste.

La quimiotaxis dels leucòcits es considera essencial per a la migració des de la sang cap als teixits on hi ha inflamació. Aquesta resposta inflamatòria és causada per un agent infecciós o per una substància que causi al·lèrgia.

La inflamació augmenta el flux sanguini i la permeabilitat dels vasos sanguinis, la qual cosa causa que cèl·lules i proteïnes escapin de la sang als teixits. A causa d'aquesta resposta, els neutròfils són els primers a respondre a la inflamació (a més de les cèl·lules que ja estan en els teixits, com els macròfags i els mastòcits).

Quimiotaxi i fagocitosi

Durant una infecció, els senyals químics atrauen els fagòcits als llocs on el patogen ha envaït el cos. Aquests productes químics poden provenir de bacteris o d'altres fagòcits ja presents. Els fagòcits són estimulats per aquestes molècules quimio-atraients i es mouen per quimiotaxis.

Els fagòcits són una classe de cèl·lules que inclou els macròfags, els neutròfils i els eosinòfils, els quals són capaços d'ingerir (engolir) i destruir els microorganismes responsables d'induir la resposta inflamatòria.

Els primers a acumular al voltant dels agents invasors i iniciar el procés de fagocitosi són els neutròfils. Després migren els macròfags locals -també anomenats fagòcits professionals- i la resta dels fagòcits de la sang cap al teixit i inicien la fagocitosi.

Factors que interfereixen

És important destacar que algunes espècies de bacteris i els seus productes poden interferir amb el procés de quimiotaxi, inhibint la capacitat dels fagòcits per viatjar a el lloc d'infecció.

Per exemple, la estreptolisina estreptocòccica suprimeix la quimiotaxis dels neutròfils, fins i tot en concentracions molt baixes. Així mateix, se sap que les cèl·lules de Mycobacterium tuberculosi inhibeixen la migració dels leucòcits.

Quimiotaxi en immunologia

La quimiotaxis és un procés fonamental per al sistema immune perquè coordina la direcció dels moviments de cèl·lules importants en la defensa de l'organisme. Gràcies a aquest mecanisme els neutròfils poden acudir als llocs on hi ha alguna infecció o lesió.

Juntament amb la resposta inflamatòria, la quimiotaxis és essencial per a la migració d'altres fagòcits que són necessaris per eliminar toxines, patògens i restes cel·lulars. L'anterior forma part de la defensa immunitària innata.

referències

1. Adler, J. (1975). Chemotaxis in Bacteria. Annual Review of Biochemistry, 44 (1), 341-356.
2. Becker, I. (1983). Chemotactic factors of Inflammation, (May), 223-225.
3. Delves, P.; Martin, S.; Burton, D.; Roit, I. (2006). Roitt 's Essential Immunology (11th ed.). Malden, MA: Blackwell Publishing.
4. Heinrich, V., & Lee, C.-Y. (2011). Blurred line between chemotactic chase and phagocytic consumption: an immunophysical single-cell perspective. Journal of Cell Science, 124 (18), 3041-3051.
5. Murphy, K. (2011). Janeway 's Immunobiology (8th ed.). Garland Science.
6. Nuzzi, PA, Lokuta, MA, & Huttenlocher, A. (2007). Analysis of neutrophil chemotaxis. Methods in Molecular Biology, 370, 23-36.
7. Rot, A. (1992). El rol dels Leukocyte chemotaxis in Inflammation. Biochemistry of Inflammation, 271-304.
8. Yang, K., Wu, J., Zhu, L., Liu, I., Zhang, M., & Lin, F. (2017). An All-on-xip Method for Rapid Neutrophil Chemotaxis Analysis Directly from a Drop of Blood. Canadian Institutes of Health Research.