CHEMOTAXIS: BAKTERIEL, I NEUTROFILE, I BETÆNDELSE - BIOLOGI - 2025

Den kemotaxi er en mekanisme, hvorved celler bevæge sig i respons på en kemisk stimulus. Stimuleringen kan være et hvilket som helst diffusibelt stof, som detekteres af receptorer på overfladen af ​​cellen. Der er to hovedtyper af kemotaksis: positiv og negativ.

Positiv kemotaksis er, hvor bevægelsen er rettet mod kilden til stimulansen, hvor koncentrationen er større. På sin side er negativ kemotakse, hvor bevægelsen sker i den modsatte retning af den kemiske stimulus. I multicellulære organismer er kemotaxis afgørende for normal kropsudvikling og funktion.

Ved kemotaksis dirigerer bakterier og andre encellede eller multicellulære organismer deres bevægelser som respons på visse kemikalier i deres miljø (stimuli).

Det er en vigtig mekanisme i immunsystemet at tiltrække T-lymfocytter til steder, hvor der er infektion. Denne proces kan ændres under metastase.

Bakteriel kemotaksis

Bakterier kan bevæge sig gennem en række mekanismer, hvor den mest almindelige er bevægelsen af ​​deres flageller. Denne bevægelse formidles af kemotaksis, der tjener til at bringe dem tættere på gunstige stoffer (kemotiltrækkende stoffer) og til at bevæge dem væk fra giftige stoffer (kemo-afvisende midler).

Bakterier, ligesom Escherichia coli, har adskillige flageller, der kan rotere på to måder:

- Til højre. I dette tilfælde "padler" hvert flagellum i en anden retning, hvilket får bakterierne til at vende over.

- Mod venstre. I dette tilfælde er flagellaerne rettet i kun en retning, hvilket får bakterierne til at svømme i en lige linje.

Generelt er bevægelsen af ​​en bakterie resultatet af at skifte disse to rotationsfaser. Chemotaxis målretter bakterierne ved at regulere frekvensen og varigheden af ​​hver enkelt.

Denne modulation af bevægelsesretningen er resultatet af meget præcise ændringer i flagellens rotationsretning. Mekanisk er essensen af ​​bakteriel kemotaxis derfor at kontrollere retningen af ​​flagellær rotation.

Neutrofil kemotaksis

Neutrofiler er en type celler i immunsystemet, der er essentielle i forsvaret mod infektioner. Inden i kroppen vandrer neutrofile til steder, hvor der er en infektion eller vævsskade.

Migrationen af ​​disse celler formidles af kemotaksis, der fungerer som tiltrækningskraften til at bestemme den retning, i hvilken neutrofiler bevæger sig. Denne proces aktiveres ved frigivelse af specialiserede proteiner i immunsystemet, kaldet interleukiner, på steder, hvor der er vævsskade.

Af de mange neutrofiler, der cirkulerer uden for knoglemarven, er halvdelen i vævene og halvdelen er i blodkarene. Af dem, der findes i blodkar, er halvdelen inden for hovedstrømmen af ​​blod, der hurtigt cirkulerer gennem kroppen.

Resten af ​​blodneutrofiler bevæger sig langsomt, med deres karakteristiske ameboidbevægelse, langs blodkarens indre vægge. Efter modtagelse af et kemotaktisk signal trænger neutrofile hurtigt ind i væv for at udføre deres forsvarsfunktion.

Protein handling

Chemotaxis i neutrofiler formidles af proteiner indsat i plasmamembranen, der fungerer som receptorer for visse molekyler i immunsystemet. Binding af receptorer til deres målmolekyler får neutrofiler til at migrere til infektionsstederne.

Under kemotaksis bevæger celler sig som respons på kemiske signaler. Neutrofile-virkningen er kun et eksempel på, hvordan kroppen bruger kemotaksis til at reagere på en infektion.

Kemotaksis og betændelse

Under betændelse klæber hvide blodlegemer (leukocytter) til celler inde i blodkar, hvorfra de vandrer gennem endotelcellaget og bevæger sig mellem væv til kilden til inflammation, hvor de vil fungere som vært forsvar.

Leukocytkemotaksis betragtes som væsentlig for migration fra blodet til væv, hvor der er betændelse. Denne inflammatoriske reaktion er forårsaget af et infektiøst middel eller et stof, der forårsager allergi.

Betændelse øger blodgennemstrømningen og permeabiliteten i blodkar, hvilket får celler og proteiner til at flygte fra blodet ind i vævene. På grund af denne reaktion er neutrofiler de første, der reagerer på betændelse (ud over celler, der allerede er i vævet, såsom makrofager og mastceller).

Kemotaksis og fagocytose

Under en infektion tiltrækker kemiske signaler fagocytter til de steder, hvor patogenen har invaderet kroppen. Disse kemikalier kan komme fra bakterier eller andre fagocytter, der allerede er til stede. Fagocytter stimuleres af disse kemotiltrækkende molekyler og bevæges ved kemotaksis.

Fagocytter er en klasse af celler, der inkluderer makrofager, neutrofiler og eosinofiler, som er i stand til at indtage (indhylle) og ødelægge de mikroorganismer, der er ansvarlige for at inducere den inflammatoriske respons.

Neutrofiler er de første, der akkumuleres omkring invaderende midler og igangsætter fagocytoseprocessen. Derefter migrerer de lokale makrofager - også kaldet professionelle fagocytter - og resten af ​​fagocytterne fra blodet ind i vævet og initierer fagocytose.

Faktorer, der griber ind

Det er vigtigt, at nogle arter af bakterier og deres produkter kan forstyrre kemotakseprocessen, hvilket hæmmer fagocyters evne til at rejse til infektionsstedet.

F.eks. Undertrykker streptokokker-streptolysin neutrofil kemotaxi, selv i meget lave koncentrationer. Mycobacterium tuberculosis celler er også kendt for at hæmme leukocytmigration.

Kemotaksis i immunologi

Chemotaxis er en grundlæggende proces for immunsystemet, fordi det koordinerer retningen på cellernes bevægelser, der er vigtige i forsvaret af organismen. Takket være denne mekanisme kan neutrofiler gå til steder, hvor der er en infektion eller skade.

Sammen med den inflammatoriske respons er kemotaxis essentiel for migrering af andre fagocytter, der er nødvendige for at eliminere toksiner, patogener og cellulært affald. Dette er en del af det medfødte immunforsvar.

Referencer

1. Adler, J. (1975). Kemotaksis i bakterier. Årlig gennemgang af biokemi, 44 (1), 341–356.
2. Becker, E. (1983). Kemotaktiske faktorer af betændelse, (maj), 223-225.
3. Delves, P.; Martin, S.; Burton, D.; Roit, I. (2006). Roitt's Essential Immunology (11. udg.). Malden, MA: Blackwell Publishing.
4. Heinrich, V., & Lee, C.-Y. (2011). Sløret linje mellem kemotaktisk jag og fagocytisk forbrug: et immunofysisk enkeltcelleperspektiv. Journal of Cell Science, 124 (18), 3041–3051.
5. Murphy, K. (2011). Janeways Immunobiology (8. udg.). Garland Science.
6. Nuzzi, PA, Lokuta, MA, & Huttenlocher, A. (2007). Analyse af neutrofil kemotaxis. Methods in Molecular Biology, 370, 23–36.
7. Rot, A. (1992). Leukocytkemotaksis rolle i betændelse. Biokemi af betændelse, 271-304.
8. Yang, K., Wu, J., Zhu, L., Liu, Y., Zhang, M., & Lin, F. (2017). En All-on-chip-metode til hurtig Neutrophil Chemotaxis-analyse direkte fra en dråbe blod. Canadiske institutter for sundhedsundersøgelser.