Фагоптоз
Фагоптоз (гибель клеток путем фагоцитоза) — это тип гибели клеток, вызванный фагоцитозом (т.е. поеданием) клетки другой клеткой, и поэтому эту форму гибели клеток можно предотвратить путем блокирования фагоцитоза . [ 1 ] [ 2 ]
Фагоцитоз жизнеспособной в противном случае клетки может произойти, потому что клетка распознается как подвергшаяся стрессу, активированная, стареющая, поврежденная, патогенная или чужая, или распознается неправильно. Клетки фагоцитируются в результате: i) экспрессии сигналов «ешь меня» на своей поверхности, ii) потери сигналов «не ешь меня» и/или iii) связывания опсонинов . Ясно, что жизнеспособные в противном случае клетки могут подвергать/связывать такие сигналы, способствующие фагоцитозу, в результате клеточного стресса, активации или старения. Фагоптоз, вероятно, является наиболее распространенной формой гибели клеток в организме, поскольку он отвечает за обмен эритроцитов . Появляется все больше доказательств того, что он опосредует физиологическую гибель нейтрофилов, Т-клеток , тромбоцитов и стволовых клеток и тем самым регулирует воспаление, иммунитет, свертывание крови и нейрогенез. Фагоптоз является основной формой защиты хозяина от патогенов и раковых клеток. Однако недавние данные показывают, что чрезмерный фагоптоз может убивать клетки-хозяева при воспалительных состояниях, способствуя развитию гемофагии и потере нейронов в воспаленном мозге. [ 1 ]
Механизм
[ редактировать ]Фагоптоз обычно вызывается: клеткой, подающей на свою поверхность так называемые сигналы «съешь меня», и/или клеткой, которая больше не выдает сигналы «не ешь меня», и/или клеткой, подвергающейся опсонизации, т.е. связыванию растворимых белки, которые метят клетку для фагоцитоза. Например, фосфатидилсерин представляет собой сигнал «съешь меня», который при воздействии на поверхность клетки заставляет фагоциты (т.е. клетки, которые поедают другие клетки) съедать эту клетку. Фосфатидилсерин обычно содержится внутри здоровых клеток, но может оказаться на поверхности умирающих, активированных или подвергшихся стрессу клеток. Для фагоцитоза таких клеток необходимы специфические рецепторы на фагоците, которые распознают либо фосфатидилсерин напрямую, либо опсонины, связанные с фосфатидилсерином, либо другие сигналы «съешь меня», такие как кальретикулин . Сигналы «не ешь меня» включают CD47 , который при экспрессии на поверхности клетки ингибирует фагоцитоз этой клетки путем активации рецепторов SIRP-альфа на фагоците. Опсонины обычно представляют собой растворимые белки, которые при связывании с поверхностью клетки побуждают фагоциты фагоцитировать эту клетку. Опсонины включают Mfge8 , Gas6 , белок S , антитела и факторы комплемента C1q и C3b . [ 2 ]
Функции
[ редактировать ]Фагоптоз выполняет множество функций, включая удаление и утилизацию: патогенных клеток, старых клеток, поврежденных клеток, стрессированных клеток и активированных клеток. Патогенные клетки, такие как бактерии, могут быть опсонизированы антителами или факторами комплемента, что обеспечивает их фагоцитоз и фагоптоз макрофагами и нейтрофилами. Считается, что «старые» эритроциты и нейтрофилы, а также «активированные» тромбоциты, нейтрофилы и Т-клетки фагоцитируются живыми макрофагами.
Разработка. Фагоптоз удаляет лишние клетки во время развития червя C. elegans . [ 3 ] [ 4 ] Во время развития млекопитающих множественные клетки подвергаются запрограммированному клеточному старению, а затем фагоцитируются макрофагами. [ 5 ] Макрофаги головного мозга (микроглия) могут регулировать количество нейрональных клеток-предшественников в развивающемся мозге путем фагоцитирования этих жизнеспособных предшественников и, таким образом, ограничивая нейрогенез. [ 6 ]
Обмен клеток крови. Красные кровяные тельца (эритроциты) живут в крови около 3 месяцев, прежде чем подвергаются фагоцитозу макрофагами. Старые эритроциты не умирают, а скорее демонстрируют изменения на клеточной поверхности, которые позволяют макрофагам распознавать их как старые или поврежденные, включая воздействие фосфатидилсерина, десиалилирование гликопротеинов, потерю или изменение конформации сигнала «не ешь меня». CD47 и воздействие новых антигенов, связывающих эндогенные антитела. [ 7 ] Нейтрофилы имеют ежедневный ритм входа и выхода из крови, обусловленный «старением» нейтрофилов в кровообращении, вызывающим снижение экспрессии CD62L и увеличение экспрессии CXCR4, который направляет «старые» нейтрофилы в костный мозг, где они фагоцитируются. макрофагами. [ 8 ] Однако до сих пор неясно, как и почему нейтрофилы обновляются с такой огромной скоростью. Распознавание антигена вызывает воздействие фосфатидилсерина на активированные Т-клетки, который распознается Tim-4 на макрофагах, индуцируя фагоптоз активированных Т-клеток и, таким образом, фазу сокращения адаптивного ответа. [ 9 ]
Защита хозяина от патогенов. Фагоцитоз жизнеспособных в противном случае патогенов, таких как бактерии, может опосредоваться нейтрофилами, моноцитами, макрофагами, микроглией и дендритными клетками и играет центральную роль в защите организма хозяина от патогенов. [ 10 ] Дендритные клетки могут фагоцитировать жизнеспособные нейтрофилы и презентировать антигены, полученные из бактерий или остатков раковых клеток, ранее фагоцитированных нейтрофилами. [ 11 ] Таким образом, фагоптоз может способствовать защите хозяина различными способами.
Защита хозяина от рака. В течение некоторого времени было известно, что животные защищаются от рака посредством антитело-опосредованного или антитело-независимого фагоцитоза жизнеспособных опухолевых клеток макрофагами. Распознавание жизнеспособных раковых клеток для фагоцитоза может быть основано на экспрессии новых антигенов, маркеров старения, фосфатидилсерина или кальретикулина. Совсем недавно стало ясно, что большинство раковых клеток человека сверхэкспрессируют CD47 на своей поверхности, чтобы предотвратить фагоцитоз, и что если блокировать передачу сигналов «не ешь меня», то из организма можно вывести различные виды рака. [ 12 ] Таким образом, может показаться, что фагоптоз является важной защитой от рака, но опухолевые клетки могут его подавлять, и блокирование этого подавления является привлекательным терапевтическим вариантом.
Патологический фагоптоз клеток крови. Гемофагоцитоз — это клиническое состояние, встречающееся при многих инфекционных и воспалительных заболеваниях, при котором активированные макрофаги поглощают очевидно жизнеспособные клетки крови, что приводит к снижению количества лейкоцитов или эритроцитов (цитопения). IFN-γ (и, возможно, другие цитокины), по-видимому, стимулирует гемофагоцитоз во время инфекции, непосредственно стимулируя фагоптоз клеток крови макрофагами. [ 13 ] Гемофагоцитарный лимфогистиоцитоз (ГЛГ) характеризуется чрезмерным поглощением гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) макрофагами костного мозга, и было обнаружено, что это является результатом подавления экспрессии CD47 на ЗКП, что позволяет макрофагам поедать их живьем. [ 14 ]
Патологический фагоптоз в головном мозге. Микроглиальный фагоцитоз стрессированных, но жизнеспособных нейронов происходит при воспалительных состояниях и может способствовать гибели нейронов при патологиях головного мозга [2].
Ссылки
[ редактировать ]
- ^ Jump up to: а б Браун, Гай К. (2024). «Гибель клетки путем фагоцитоза» . Обзоры природы Иммунология . 24 (2): 91–102. дои : 10.1038/s41577-023-00921-6 . ПМИД 37604896 .
- ^ Jump up to: а б Браун, Гай С.; Неер, Йонас Дж. (20 марта 2014 г.). «Микроглиальный фагоцитоз живых нейронов». Обзоры природы Неврология . 15 (4): 209–216. дои : 10.1038/nrn3710 . ПМИД 24646669 . S2CID 679487 .
- ^ Хоеппнер, DJ и др. (2001). Гены поглощения взаимодействуют с ced-3, способствуя гибели клеток Caenorhabditis elegans. Природа 412, 202-206
- ^ Реддиен, П. и др. (2001). Фагоцитоз способствует запрограммированной гибели клеток C. elegans. Природа 412, 198-202
- ^ Муньос-Эспин Д и др. Запрограммированное старение клеток во время эмбрионального развития млекопитающих. Клетка. 2013;155:1104-18.
- ^ Каннингем, К.Л., Мартинес-Сердено, В. и Ноктор, С.С. Микроглия регулирует количество нейронных клеток-предшественников в развивающейся коре головного мозга. Журнал неврологии 33, 4216–4233 (2013).
- ^ Лутц Х.У., Богданова А. Механизмы маркировки стареющих эритроцитов для выведения их из организма у здоровых людей. Фронт Физиол. 2013;4:387
- ^ Казанова-Асебес М. и др. Ритмическая модуляция кроветворной ниши посредством клиренса нейтрофилов. Клетка. 2013;153:1025-35.
- ^ Albacker, LA et al (2010) TIM-4, рецептор фосфатидилсерина, контролирует адаптивный иммунитет, регулируя удаление антигенспецифических Т-клеток. Дж Иммунол. 185, 6839-49
- ^ Лаввелл Р.Р., Патанкар Ю.Р., Бервин Б. Механизмы фагоцитоза и клиренса Pseudomonas aeruginosa из хозяина. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2014 306:L591-603. Маядас, Т.Н., Кульере X, Лоуэлл, Калифорния. Многогранные функции нейтрофилов. Анну преподобный Патол. 2014;9:181-218.
- ^ Альфаро С и др. Дендритные клетки поглощают и презентируют антигены жизнеспособных и апоптотических полиморфно-ядерных лейкоцитов. ПЛОС Один. 2011;6:e29300.
- ^ Чао MP, Маджети Р., Вайсман Иллинойс. Программированное удаление клеток: новое препятствие на пути к развитию рака. Нат Преподобный Рак. 8 декабря 2011 г.; 12 (1): 58-67.
- ^ Zoller, EE et al (2011) Гемофагоцитоз вызывает чахоточную анемию воспаления. J Exp Med. 208, 1203-14
- ^ Курияма Т. и др. (2012)Поглощение гемопоэтических стволовых клеток, вызванное снижением уровня CD47, имеет решающее значение в патогенезе гемофагоцитарного лимфогистиоцитоза. Кровь 120:4058-67.