Fagositoz

Fagositoz (Grekçe "yemek" anlamına gelen φαγεῖν (fagein) ve "hücre" anlamına gelen κύτος, (kitos)), bir fagositin solid partikülleri yakalayıp yutması ve sitoplazmasında oluşturduğu fagosom adı verilen boşluğa hapsederek eritme (sindirme) çabasıdır. Fagosite ettikleri başlıca solid partiküller canlı etkenler (mikroplar), ölü hücre ve doku artıkları, suda erimeyen mineraller ve metal tuzları, yabancı cisimler vb. oluşumlardır. Fagositler ve fagositoz olgusu ilk kez 1882 yılında İlya İlyiç Meçnikov tarafında bulundu. Bu buluşu ona Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülünü kazandırdı.
Fagositoz yapabilen hücreler fagosit olarak nitelenir. Nötrofil polimorflar, kandaki monositler ve doku makrofajları (karaciğer Kuppfer hücreleri, akciğer alveol hücreleri, histiositler ve epiteloid hücreler, beyin ve m. spinalis'teki mikroglial hücreler, osteoklastik hücreler, dalakta sinüzoidal hücreler) önemli fagositlerdir.
Fagositoz için gerekli enerji dokuda glikojen ve lipid metabolizmasının artmasıyla sağlanır. Bazı maddeler (sodyum fluorür) ve bazı virüsler (grip virüsü) glikolizi inhibe ederek fagositozu durdurur.
Fagositoz türleri
İmmun fagositoz: Antijenik nitelikleri olan uyaranlara karşı T-lenfositlerince aktive edilen makrofajların ya da opsoninlerin etkin olduğu fagositoz türüdür. Opsonizasyon immun fagositozun önemli ögelerinden biridir.
Non-immun fagositoz: Toz partikülleri gibi antijenik nitelik taşımayan partiküllerin fagositozudur (akciğer alveol hücrelerinin toz partiküllerini fagosite etmeleri gibi).
Kandan gelen antikorlar fagositozu kolaylaştırır. Güçlü toksinleri olan bazı bakteriler lökositleri felce uğratır. Antitoksinler bu toksinleri etkisizleştirir ve fagositoza ortam hazırlar. Opsoninler bakterilerin yüzeyini değiştirerek fagositoza uygun duruma getirir. Hastaya verilen uygun antibiyotikler bakterileri öldürerek ya da çoğalmalarını durdurarak fagosite edilmelerini kolaylaştırır.
Fagositoz olgusunda evreler
Algılama: İlk aşamada fagositler yok edilmesi gereken partikülleri algılar. Bu işlevini yüzey reseptörleriyle yapar. Yüzeyi opsoninlerle kaplanmış olan partiküllerin algılanması daha da kolaydır. Bazı bakteriler fagositoza karşı savunma sistemi geliştirmişlerdir; bakteriyi kuşatan polisakkarid içerikli kılıf, özgün proteinler ve peptidoglikan niteliğindeki maddeler opsonizasyonu önleyerek ya da bakterinin antijenik yapısını saklayarak fagositozunu güçleştirir.
Yutma: Algılanan partikül fagositten uzanan yalancı ayaklarla (psödopodlar) kuşatılır. Dört bir yanından kuşatılan partikül fagozom adı verilen boşluk (vakuol) içine hapsedilir.
Sindirme (parçalama, yıkım): Yutulan partikülleri içeren fagozomlar lizozom vakuolleriyle birleşir; yeni oluşan bu birime fagolizozom adı verilir. Fagolizozomlar içindeki eritici enzimler yutulmuş partikülleri sindirmeye başlar. Bazı bakteriler sindirilmeye karşı savunma sistemi geliştirmiştir; ya kendilerini yutan fagositi öldürürler ya da enzim üretimini durdururlar. Öte yandan, fagosite edilen partikülleri eriten (özellikle nötrofil polimorf kökenli) yıkıcı enzimler, organizmanın kendisine de zararlı olabilir; nötrofil polimorflakdan kaynaklı granüllerin aşırı salınması sonucu yerel doku erimeleri görülebilmektedir (abse).
Fagositozu etkileyen faktörler
Opsoninler: Bakteri yüzeylerine yapışarak onların lökositler tarafından algılanmasını kolaylaştıran moleküllerdir. Yapıştıkları bakterinin yüzeyindeki elektrik yükünü değiştirirler, böylece lökositler tarafından algılanarak fagosite edilmesini sağlarlar. Bu olguya opsonizasyon denir. IgG ve C3b en önemli opsoninlerdir; IgM ile C4b molekülleri de yerine göre opsonizasyon yapabilir.
Antijen sunma: Yangı sürecine katılan hücrelerin bir bölümü antijen niteliğindeki molekülleri algılar ve immun sisteme (özellikle T-lenfositlerine) sunar.
Canlı etkenlerin ortadan kaldırılması
Fagositler (nötrofil polimorflar ve makrofajlar) canlı etkenleri ortadan kaldırma işlevlerini iki biçimde gerçekleştirirler:
Oksidatif yol: Oksijen radikalleri aracılığıyla gerçekleştirilen etkisizleştirmektir,
Non-oksidatif yol: Sitoplazma granüllerindeki kimyasal ürünlerin etkisiyle oluşan sindirmedir.
(1) Canlı etkenlerin oksidatif yoldan ortadan kaldırılması: Bakterilerin yok edilmesinde en etkin olan yoldur. Bu maddelerin başlıcaları şunlardır:
Superoksid anyonları (O2-): Bakterileri öldürücü (bakterisid/sitotoksik) etkili maddelerdir.
Hidrojen peroksid (H2O2): Bir yandan canlı etkenleri (mikropları) parçalarken öte yandan başkaca oksidan maddelerin oluşumuna yardım eder.
Hipokloröz asid (HOCl): Bakterilerin parçalanmasında oldukça etkindir, bazı proteaze türü enzimlerin aktivasyonuna da yardımcı olur.
Hidroksil radikalleri (- OH): Canlı etkenlerin parçalanmasında oldukça aktif bir serbest radikal türüdür.
(2) Canlı etkenlerin non-oksidatif yoldan ortadan kaldırılması: Non-oksidatif maddelerin çoğu fagositlerin sitoplazma granüllerinde bulunan eritici maddeler (lizozomal asid hidrolazlar) ve mikrop öldürücü (bakterisid) etkisi olan özgün proteinlerdir. Bu maddeler şunlardır:
Lizozomal hidrolazlar: Sülfat, fosfat, vb içeren lizozomlar nötrofil polimorfların sitoplazma granüllerindeki hidrolazların başlıcalarıdır. Vücut sıvılarında (tükürük, gözyaşı, vd), nötrofillerin granüllerinde ve makrofajlarda bulunan bakteri öldürücü (bakterisid) etkili bir enzim grubudur. Lizozomal enzimleri bulan Alexander Fleming bu maddeyi gözyaşı antiseptiği olarak tanımlanmıştır. Özellikle gram-pozitif bakterilerin çeperlerinde bulunan peptidoglikanları kolaylıkla parçalar. Gram-negatif bakteriler lizozimlere dirençlidir.
Bakterisid/permeabilite arttıran protein [Bactericidal/permeability-increasing protein (BPI)]: Nötrofil polimorfların sitoplazma granüllerinin bir bölümünde bulunan ve gram-negatif bakterilerin ortadan kaldırılmasında etkin olan bir proteindir. Gram-negatif bakterinin membranında delikler açarak öteki etkin maddelerin mikroorganizmayı ortadan kaldırmasını kolaylaştırır. Gram-pozitif bakterilere karşı etkisizidir.
Defensinler: Nötrofil polimorfların ve makrofajların sitoplazma granüllerinde bulunan canlı etkenlerin ortadan kaldırılmasında etkin olan proteinlerdir. Etki yelpazeleri oldukça geniştir; gram-negatif ve gram-pozitif bakterileri, mantarları ve bazı virüsleri ortadan kaldırabilirler. Ölen ya da zarar gören fagositlerden ortama saçılan defensinler canlı fagositleri çekici (kemotaktik) etki gösterirler.
Laktoferrin: Nötrofil polimorf granüllerinde bulunur. Ortamda bulunan demir iyonlarını kendisine bağlayarak bakterilerin yararlanmasını engeller. Ayrıca oksidatif sisteme yardımcı olur.
Eozinofillerin bakterisid proteinleri: Eozinofillerin sitoplazma granüllerinde bulunan major basic protein (MBP) ve eozinofilik katyonik protein başlıcalarıdır. Bakterilerden çok parazitlere etkilidirler.
Proteinazeler: Nötrofil polimorfların sitoplazma granüllerinde bulunan protein komplekslerini parçalama yetisi olan enzimlerdir. Kemotaktik maddeler aracılığıyla alarm sinyallerini alan nötrofiller yangı bölgesine ulaşmak için damar lümeninden çıkmak ve doku aralıklarında ilerlemek zorundadır. Bu eylemine engel olan bazal membranları ve ekstrasellüler matriks (ECM) niteliğindeki yapıları parçalayarak kendilerine yol açar. Proteinaze türü enzimler nötrofillerin yanı sıra eozinofiller, bazofiller, mast hücreleri, monositler, endotel hücreleri ve bazı lenfositler tarafından da üretilebilmektedir. Proteinazeler protein yapısındaki hemen her şeyi parçalar; yangıda ortaya çıkan ölü hücreleri, bakteri ve doku proteini artıklarını, canlı etkenleri, plazma proteinlerini (kompleman, immunoglobulinler, fibrin), matriks elemanlarını (kollagen, elastin, fibronektin, vd), lenfositleri ve trombositleri eritir.