miniatura|Micrografía de microscopio electrónico de varrido dun granulocito neutrófilo fagocitando un bacilo do ántrax (laranxa).
Os fagocitos son células que protexen o corpo ao inxeriren partículas estrañas daniñas, bacterias e células mortas ou moribundas. O seu nome vén do grego phagein, 'comer', e "-cito", o sufixo que en bioloxía significa 'célula', procedente do grego kutos, 'recipiente oco'. Son esenciais para loitar contra as infeccións e ter inmunidade. Os fagocitos son importantes en todos os grupos do reino animal e están moi desenvolvidos nos vertebrados. Un litro de sangue humano contén uns seis mil millóns de fagocitos. Descubriunos en 1882 Ilya Ilyich Mechnikov mentres estaba estudando larvas de estrela de mar.Ilya Mechnikov, consultado o 28 de novembro de 2008. From Nobel Lectures, Physiology or Medicine 1901–1921, Elsevier Publishing Company, Amsterdam, 1967. Mechnikov recibiu en 1908 o Premio Nobel de Medicina ou Fisioloxía polo seu descubrimento. Os fagocitos aparecen en moitas especies, incluso en microorganismos; algunhas amebas compórtanse como fagocitos macrófagos, o cal suxire que os fagocitos apareceron moi cedo na evolución da vida.Janeway, Chapter: Evolution of the innate immune system. consultado o 20 de marzo de 2009
Os fagocitos humanos e doutros animais denomínanse "profesionais" ou "non profesionais" dependendo da súa efectividade á hora de realizar a fagocitose. Os fagocitos profesionais inclúen moitos tipos de leucocitos, como neutrófilos, monocitos, macrófagos, mastocitos e células dendríticas. and A principal diferenza entre os fagocitos profesionais e non profesionais é que os fagocitos profesionais teñen na súa superficie moléculas chamadas receptores que poden detectar obxectos daniños, como as bacterias, que non se encontran normalmente no corpo. Os fagocitos son cruciais na loita contra as infeccións e para manter os tecidos sans ao eliminaren as células mortas e moribundas que chegaron ao final da súa vida.
Durante unha infección, os sinais químicos atraen os fagocitos a lugares onde os patóxenos invadiron o corpo. Estes compostos químicos poden proceder das bacterias invasoras ou doutros fagocitos xa presentes. Os fagocitos móvense por medio da quimiotaxe. Cando os fagocitos entran en contacto cunha bacteria, os receptores da superficie dos fagocitos únense a ela. Esta unión causará a fagocitación da bacteria polo fagocito. Algúns fagocitos matan os patóxenos inxeridos con oxidantes e óxido nítrico. Despois da fagocitose, os macrófagos e células dendríticas poden tamén participar na presentación de antíxenos, un proceso no cal o fagocito despraza fragmentos do material inxerido de novo á súa superficie. Este material funciona como un antíxeno e é mostrado a outras células do sistema inmunitario. Algúns fagocitos viaxan despois aos ganglios linfáticos do corpo e mostran este material a un tipo de glóbulos brancos chamados linfocitos. Este proceso é importante para construír a inmunidade, e en moitos patóxenos evolucionaron métodos para evadirse do ataque dos fagocitos.
Historia
miniatura|Ilya Ilyich Mechnikov no seu laboratorio. O zoólogo ruso Ilya Ilyich Mechnikov (1845–1916) foi o primeiro que recoñeceu que células especializadas estaban implicadas na defensa contra infeccións microbianas. En 1882, estudou as células móbiles das larvas de estrela de mar, crendo que eran importantes para as defensas inmunes do animal. Para comprobar esta idea, inseriu nas larvas pequenas espiñas da árbore das mandarinas. Pasadas unhas horas decatouse de que as células móbiles rodearan as espiñas. Mechnikov viaxou a Viena e compartiu as súas ideas con Carl Friedrich Claus, que propuxo o nome de "fagocito" (do grego 'célula que come') para as células observadas por Mechnikov.
Un ano despois, Mechnikov estudou o crustáceo de auga doce Daphnia, un diminuto animal transparente que podía ser examinado directamente baixo o microscopio. Descubriu que as esporas fúnxicas que atacaban o animal eran destruídas por fagocitos. Continuou ampliando as súas observacións co estudo dos glóbulos brancos dos animais e descubriu que a bacteria Bacillus anthracis podía ser englobada e matada polos fagocitos, un proceso que el chamou fagocitose. Mechnikov propuxo que os fagocitos eran unha defensa primaria contra organismos invasores.
En 1903, Almroth Wright descubriu que a fagocitose era reforzada por anticorpos específicos que chamou opsoninas, do grego opson, 'aderezo, prebe'. Mechnikov foi galardoado (conxuntamente con Paul Ehrlich) co Premio Nobel de Medicina ou Fisioloxía de 1908 polo seu traballo sobre os fagocitos e a fagocitose.
Aínda que a importancia destes descubrimentos foi lentamente recoñecida durante os inicios do século XX, as intricadas relacións entre os fagocitos e os demais compoñentes do sistema inmunitario non se coñeceron ata a década de 1980.
Fagocitose
miniatura|A fagocitose en tres etapas: 1. Os receptores da superficie dun fagocito non unidos a ningunha partícula non desencadean a fagocitose. 2. A unión aos receptores da partícula causa o seu agrupamento. 3. Desencadéase a fagocitose e a partícula é introducida no fagoctito. A fagocitose é o proceso de captación e introdución na célula de partículas como bacterias, parasitos, células mortas do hóspede e residuos celulares e alleos realizado por unha célula. Implica unha cadea de procesos moleculares. A fogacitose ocorre unha vez que un corpo estraño, unha célula bacteriana, por exemplo, se uniu a moléculas chamadas "receptores" que están na superficie dos fagocitos. O fagocito despois esténdese arredor da bacteria e englóbaa. A fagocitose de bacteria polos neutrófilos humanos tarda como media uns nove minutos. Unha vez dentro do fagocito, a bacteria queda atrapada nun compartimento chamado fagosoma. En aproximadamente un minuto o fagosoma fusiónase cun lisosoma ou un gránulo para formar un fagolisosoma. A bacteria é despois sometida a un poderoso conxunto de mecanismos que a matan en poucos minutos. As células dendríticas e os macrófagos non son tan rápidos e neles a fagocitose pode tardar moitas horas. Os macrófagos son comedores lentos e sucios; engloban grands cantidades de material e liberan frecuentemente algo de material indixerido nos tecidos. Os residuos serven como sinal para recrutar máis fagocitos que chegan desde o sangue. Os fagocitos teñen un apetito voraz; en experimentos alimentáronse macrófagos con limaduras de ferro e despois utilizouse un pequeno imán para separalos doutras células.
miniatura|esquerda|Os macrófagos teñen receptores especiais que potencian a fagocitose (non a escala na imaxe). Un fagocito ten moitos tipos de receptores sobre a súa superficie que se utilizan para a unión dos materiais. Inclúen receptores de opsoninas, receptor limpador (scavenger) e receptores de tipo Toll. Os receptores de opsoninas incrementan a fagocitose de bacterias que foron cubertas con anticorpos inmunoglobulina G (IgG) ou con moléculas do sistema de complemento. O "complemento" é o nome que se lle dá a unha complexa serie de moléculas proteicas que se encontran no sangue e que destrúen células ou márcanas para a súa destrución. Os receptores limpadores únense a unha ampla variedade de moléculas da superficie das céulas bacterianas, e os receptores de tipo Toll, así chamados pola súa semellanza cos receptores ben estudados das moscas do vinagre codificados polo xene Toll, únense a moléculas máis específicas. A unión a receptores de tipo Toll incrementa a fagocitose e causa a liberación por parte do fagocito dun grupo de hormonas que causa inflamación.
Métodos de matar os microbios miniatura|Diagrama simplificado da fagocitose e destrución dunha célula bacteriana. Matar os microbios é unha función esencial dos fagocitos que se realiza no interior do fagocito (morte intracelular) ou no exterior (extracelular).
Intracelular dependente do oxíxeno
Cando un fagocito inxire unha bacteria (ou calquera outro material), o seu consumo de oxíxeno increméntase. O incremento no consumo de oxíxeno, chamado explosión respiratoria, produce moléculas que conteñen oxíxeno que son antimicrobianas. Estes compostos de oxíxeno (especies reactivas do oxíxeno) son tóxicas tanto para o invasor coma para a propia célula fagocítica, polo que son mantidas dentro de compartimentos ben illados dentro da célula. Este método de matar microbios invasores usando moléculas reactivas do oxíxeno denomínase morte intracelular dependente do oxíxeno, da cal hai dous tipos.
O primeiro tipo é a produción dependente do oxíxeno de superóxidos, os cales son substancias ricas en oxíxeno letais para as bacterias. O superóxido convértese en peróxido de hidróxeno e oxíxeno singulete por acción dun encima chamado superóxido dismutase. Os superóxidos tamén reaccionan co peróxido de hidróxeno para producir radicais hidroxilo, os cales tamén axudan a matar os microbios invasores.
O segundo tipo implica o uso do encima mieloperoxidase contido nos gránulos dos neutrófilos. Cando os gránulos se fusionan cun fagosoma, libérase a mieloperoxidase no fagolisosoma, e este encima utiliza peróxido de hidróxeno e cloro para crear hipoclorito, unha substancia usada na lixivia doméstica. O hipoclorito é extremadamente tóxico para as bacterias. A mieloperoxidase contén un pigmento hemo, que é o que determina que as secrecións ricas en neutrófilos teñan cor verde, tales como a pus e os esputos infectados.
Intracelular independente do oxíxeno
miniatura|Micrografía de pus con tinguidura de Gram na que se mostra a bacteria Neisseria gonorrhoeae dentro de fagocitos e os seus tamaños relativos. Os fagocitos poden tamén matar microbios por métodos independentes do oxíxeno, mais estes non son tan efectivos coma os dependentes do oxíxeno. Hai catro tipos principais. O primeiro usa proteínas cargadas electricamente que danan a membrana plasmática da bacteria. O segundo tipo usa lisocimas; estes encimas degradan a parede celular bacteriana. O terceiro tipo usa lactoferrinas, que están presentes en gránulos de neutrófilos e eliminan ferro esencial para as bacterias. O cuarto tipo utiliza proteases e encimas hidrolíticas; estes encimas utilízanse para dixerir as proteínas das bacterias destruídas.
Extracelular O interferón-gamma, que era chamado antes factor activador de macrófagos, estimula os macrófagos para que produzan óxido nítrico. A fonte de interferón-gamma poden ser células T CD4+, células T CD8+, céllas asasinas naturais, células B, células T asasinas naturais, monocitos, macrófagos ou células dendríticas. Entón libérase o óxido nítrico dos macrófagos e, debido á súa toxicidade, mata os microbios que están próximos ao macrófago. Os macrófagos activados producen e segregan factor de necrose tumoral. Esta citocina (unha clase de molécula de sinalización) mata células canceríxenas e células infectadas por virus, e axuda a activar outras células do sistema inmunitario.
Nalgunhas doenzas, por exemplo a pouco frecuente enfermidade granulomatosa crónica, a eficiencia dos fagocitos está moi diminuída e as infeccións bacterianas recorrentes son un constante problema. Nesta doenza preséntanse anormalidades que afectan a diferentes elementos do mecanismo de morte dependente do oxíxeno. Outras anormalidades conxénitas raras, como a síndrome de Chédiak–Higashi, están tamén asociadas con defectos no mecanismo para matar os microbios inxeridos.
Virus