CHEMOTAXIS: BAKTERIELL, I NEUTROFILER, VID INFLAMMATION - BIOLOGI - 2025

Den kemotaxi är en mekanism genom vilken celler röra sig som svar på en kemisk stimulus. Stimulan kan vara vilken diffunderbar substans som helst som upptäcks av receptorer på cellens yta. Det finns två huvudtyper av kemotaxi: positiv och negativ.

Positiv kemotaxi är där rörelsen riktas mot källan till stimulansen där koncentrationen är större. För sin del är negativ kemotaxi där rörelsen sker i motsatt riktning till den kemiska stimulansen. I multicellulära organismer är kemotaxis avgörande för normal kroppsutveckling och funktion.

Vid kemotaxi styr bakterier och andra encelliga eller multicellulära organismer deras rörelser som svar på vissa kemikalier i deras miljö (stimuli).

Det är en viktig mekanism i immunsystemet att locka T-lymfocyter till platser där det finns infektion. Denna process kan ändras under metastaser.

Bakteriell kemotaxi

Bakterier kan röra sig genom en mängd olika mekanismer, den vanligaste är rörelsen av deras flageller. Denna rörelse förmedlas av kemotaxi som tjänar till att föra dem närmare de gynnsamma ämnena (kemo-attraherande ämnen) och för att flytta dem bort från giftiga ämnen (kemo-repellants).

Bakterier, som Escherichia coli, har flera flageller som kan rotera på två sätt:

- Till höger. I detta fall "paddlar" varje flagellum i en annan riktning, vilket får bakterierna att vända över.

- Mot vänster. I det här fallet är flagellerna inriktade i endast en riktning, vilket får bakterierna att simma i en rak linje.

I allmänhet är rörelsen hos en bakterie resultatet av att dessa två rotationsfaser växlas. Chemotaxis riktar sig mot bakterierna genom att reglera frekvensen och varaktigheten för var och en.

Denna modulering av rörelseriktningen är resultatet av mycket exakta förändringar i flagellans rotationsriktning. Mekaniskt är därför essensen av bakteriell kemotaxi att kontrollera riktningen för flagellär rotation.

Neutrofil kemotaxi

Neutrofiler är en typ av celler i immunsystemet som är avgörande i försvaret mot infektioner. Inom kroppen migrerar neutrofiler till platser där det finns en infektion eller vävnadsskada.

Migreringen av dessa celler förmedlas av kemotaxi, som fungerar som dragkraften för att bestämma riktningen i vilken neutrofiler rör sig. Denna process aktiveras genom frisläppande av specialiserade proteiner i immunsystemet, kallad interleukiner, på platser där det finns vävnadsskada.

Av de många neutrofiler som cirkulerar utanför benmärgen är hälften i vävnaderna och hälften är i blodkärlen. Av de som finns i blodkärlen är hälften inom huvudströmmen av blod som snabbt cirkulerar genom kroppen.

Resten av blodneutrofilerna rör sig långsamt, med sin karakteristiska amoeboidrörelse, längs blodkärlets innerväggar. Vid mottagning av en kemotaktisk signal kommer neutrofiler snabbt in i vävnader för att utföra sin försvarsfunktion.

Proteinverkan

Kemotaxis i neutrofiler förmedlas av proteiner infogade i plasmamembranet, som fungerar som receptorer för vissa molekyler i immunsystemet. Bindning av receptorer till deras målmolekyler förorsakar neutrofiler att migrera till infektionsställena.

Under kemotaxi rör cellerna sig som svar på kemiska signaler. Handlingen med neutrofiler är bara ett exempel på hur kroppen använder kemotaxi för att reagera på en infektion.

Kemotaxi och inflammation

Under inflammation vidhäftar vita blodkroppar (leukocyter) celler i blodkärlen, varifrån de vandrar genom endotelcellskiktet och flyttar mellan vävnaderna till källan till inflammation, där de kommer att fungera som värdförsvar.

Leukocytkemotaxi anses nödvändigt för migrering från blodet till vävnader där det finns inflammation. Detta inflammatoriska svar orsakas av ett smittämne eller ett allergi-orsakande ämne.

Inflammation ökar blodflödet och permeabiliteten i blodkärlen, vilket får celler och proteiner att fly från blodet i vävnaderna. På grund av detta svar är neutrofiler de första som svarar på inflammation (utöver celler som redan finns i vävnaderna, såsom makrofager och mastceller).

Chemotaxis och fagocytos

Under en infektion lockar kemiska signaler fagocyter till de platser där patogenen har invaderat kroppen. Dessa kemikalier kan komma från bakterier eller andra fagocyter som redan finns. Fagocyter stimuleras av dessa kemo-attraherande molekyler och rör sig genom kemotaxi.

Fagocyter är en klass av celler som inkluderar makrofager, neutrofiler och eosinofiler, som har förmåga att intagas (rivna) och förstöra de mikroorganismer som är ansvariga för att inducera det inflammatoriska svaret.

Neutrofiler är de första som samlas runt invaderande medel och initierar fagocytosprocessen. Sedan migrerar de lokala makrofagerna - även kallade professionella fagocyter - och resten av fagocyterna från blodet in i vävnaden och initierar fagocytos.

Faktorer som stör

Viktigare är att vissa arter av bakterier och deras produkter kan störa kemotaxeprocessen och hämma fagocyternas förmåga att resa till infektionsstället.

Till exempel undertrycker streptokock streptolysin neutrofil kemotaxi, även i mycket låga koncentrationer. Mycobacterium tuberculosis-celler är också kända för att hämma migrering av leukocyter.

Chemotaxis i immunologi

Chemotaxis är en grundläggande process för immunförsvaret eftersom den koordinerar riktningen för cellernas rörelser som är viktiga för att försvara organismen. Tack vare denna mekanism kan neutrofiler gå till platser där det finns en infektion eller skada.

Tillsammans med det inflammatoriska svaret är kemotaxis avgörande för migrering av andra fagocyter som är nödvändiga för att eliminera toxiner, patogener och cellulära skräp. Detta är en del av det medfödda immunförsvaret.

referenser

1. Adler, J. (1975). Kemotaxis i bakterier. Årlig granskning av biokemi, 44 (1), 341–356.
2. Becker, E. (1983). Kemotaktiska faktorer av inflammation, (maj), 223-225.
3. Delves, P .; Martin, S .; Burton, D .; Roit, I. (2006). Roitt's Essential Immunology (11: e upplagan). Malden, MA: Blackwell Publishing.
4. Heinrich, V., & Lee, C.-Y. (2011). Suddig linje mellan kemotaktisk jakt och fagocytisk konsumtion: ett immunofysiskt encelligt perspektiv. Journal of Cell Science, 124 (18), 3041–3051.
5. Murphy, K. (2011). Janeways Immunobiology (8: e upplagan). Garland Science.
6. Nuzzi, PA, Lokuta, MA, & Huttenlocher, A. (2007). Analys av neutrofil kemotaxi. Methods in Molecular Biology, 370, 23–36.
7. Rot, A. (1992). Leukocytkemotaxis roll vid inflammation. Biochemistry of Inflammation, 271-304.
8. Yang, K., Wu, J., Zhu, L., Liu, Y., Zhang, M., & Lin, F. (2017). En All-on-chip metod för snabb Neutrophil Chemotaxis-analys direkt från en droppe blod. Canadian Institute of Health Research.