Phagozytose [von Phagen, essen + Zyto, Zelle + -Schwester, Prozess] ermöglicht es der Zelle, Viren, Bakterien, ganze Zellen und deren Ablagerungen sowie jede andere Art von Partikeln aufzunehmen. Viele Protozoen und einige einzellige Eukaryoten wie Amöben machen die Phagozytose zu ihrer grundlegenden Strategie, um die benötigten Nährstoffe zu erhalten. Bei Tieren, einschließlich des Menschen, gibt es einige auf Phagozytose spezialisierte Zellen, die als solche in der Lage sind, Bakterien und andere Fremdpartikel aufzunehmen und zu verdauen. Diese Protagonisten des Immunsystems (weiße Blutkörperchen) tragen den Gattungsnamen Fresszellen und werden durch die sogenannten Makrophagen (abgeleitet von Monozyten) und Mikrophagen (neutrophile Leukozyten) repräsentiert. Neben der Aufnahme und Zerstörung eingedrungener Mikroorganismen verschlingen diese Aasfresser auch tote, abnormale oder stark geschädigte Zellen, unlösliche Partikel und Gerinnsel.
Der Prozess der Phagozytose
Der Prozess der Phagozytose (der "sporadische" Vorgang des Essens) ermöglicht die "Aufnahme von Partikeln mit einem Durchmesser von mehr als 1-2 μm. Eine ähnliche zelluläre Aktivität, Pinozytose (der Trinkvorgang) genannt, ermöglicht die" Aufnahme von Tröpfchen von Flüssigkeit, zusammen mit den gelösten Stoffen und den verschiedenen darin enthaltenen Molekülen Schließlich haben die eingebauten Moleküle bei der "Endozytose" (der "routinemäßigen" Nahrungsaufnahme) Zwischendimensionen.
Im Gegensatz zur Pinozytose ist die Phagozytose ein selektiver Prozess, bei dem die Zelle Energie, also ATP, verbrauchen muss.
In verschiedene Schritte unterteilt, besteht die Phagozytose aus folgenden Phasen:
A) Erkennung und Anheftung von Partikeln an die Fresszellenoberfläche
B) Aufnahme (Endozytose) des Partikels selbst
C) Abtöten und Abbau der aufgenommenen Mikrobe oder eingebetteten Partikel
Die Erkennung ist das Anfangsstadium der Phagozytose und wird durch spezifische Membranrezeptoren ermöglicht. Man unterscheidet eine direkte Erkennung, bei der die Fresszelle spezifische Rezeptoren für das einzubauende Partikel besitzt, und eine indirekte. Im letzteren Fall erkennt der Fresser, obwohl er keine spezifischen Rezeptoren besitzt, die fremde Zelle durch Signalmoleküle, sogenannte Antikörper, die andere Akteure des Immunsystems auf die fremde Zelle anwenden (Opsonisierung), um sie "schmackhafter" zu machen , oder Immunglobuline, fungieren dann als Liganden für spezifische Membranrezeptoren der Fresszelle (siehe Abbildung).
Der Aufnahmeprozess wird durch die kontraktilen Proteine des Zytoskeletts vermittelt, die es der an der Phagozytose beteiligten Zelle ermöglichen, das Bakterium mit ihrer Zellmembran zu umhüllen, bis es in eine neu gebildete, von einer Membran (Phagosom) umgebene Vakuole eingeschlossen wird. Sobald sich dieses Vesikel schließt und internalisiert wird, verschmilzt es mit Lysosomen, Zellorganellen, die für den Abbau und die Verdauung und/oder die Zerstörung von Fremdmolekülen verantwortlich sind. Auf diese Weise wird das sogenannte Phagolysosom gebildet, in dem (wir sprechen von den Fresszellen des Immunsystems) die "Killer"-Mechanismen aktiviert werden, die für die Zerstörung des beteiligten Erregers verantwortlich sind. Dabei handelt es sich um oxidierende Radikale und andere Stoffe (lysosomale Enzyme), die den Erreger inaktivieren und zerstören können.
Die Phagozytose ist erwartungsgemäß ein der Endozytose sehr ähnlicher Vorgang, ein alternativer Mechanismus, durch den große Moleküle oder Partikel in Zellen eindringen können, jedoch wird die Zellmembran in diesem Fall nicht gezwungen, diese Substanzen zu umhüllen (jedoch kleiner als die durch Phagozytose eingeschlossenen) , sondern erzeugt eine Mulde mit der Bildung viel kleinerer Vesikel, so dass es eher zu einer Einstülpung der Membran als zu einem Auswurf derselben kommt. Sowohl Endozytose als auch Phagozytose sind rezeptorvermittelt, während Pinozytose ein unspezifischer Prozess ist.
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