Womocytoza
Womocytoza (czasami nazywana wydalaniem nielitycznym ) to proces komórkowy, w którym fagocyty usuwają żywe organizmy, które pochłonęły bez niszczenia organizmu. Womocytoza jest jedną z wielu metod stosowanych przez komórki do wydalania materiałów wewnętrznych do ich środowiska zewnętrznego, ale różni się tym, że zarówno pochłonięty organizm, jak i komórka gospodarza pozostają nieuszkodzone przez wydalenie. Ponieważ pochłonięte organizmy są uwalniane bez zniszczenia, postawiono hipotezę, że womocytoza jest wykorzystywana przez patogeny jako mechanizm ucieczki z układu odpornościowego . Dokładne mechanizmy, jak również repertuar komórek wykorzystujących ten mechanizm, są obecnie nieznane, jednak zainteresowanie tym unikalnym procesem komórkowym napędza dalsze badania z nadzieją na wyjaśnienie tych niewiadomych.
Odkrycie
Womocytoza została po raz pierwszy opisana w 2006 roku przez dwie grupy, pracujące jednocześnie w Wielkiej Brytanii i USA, w oparciu o materiał z mikroskopii poklatkowej, charakteryzujący interakcję między makrofagami a ludzkim patogenem grzybiczym Cryptococcus neoformans . Następnie proces ten zaobserwowano również w przypadku innych patogenów grzybiczych, takich jak Candida albicans i Candida krusei . Spekulowano również, że proces ten może być związany z wydalaniem patogenów bakteryjnych, takich jak Mycobacterium marinum z komórek gospodarza. Womocytozę zaobserwowano w komórkach fagocytujących myszy, ludzi i ptaków, a także bezpośrednio u danio pręgowanego i pośrednio (za pomocą cytometrii przepływowej ) u myszy. Pełzaki wykazują podobny proces do womocytozy, w którym materiał fagosomalny, którego nie można strawić, ulega egzocytozie. Kryptokoki są egzocytozowane z ameby poprzez ten mechanizm, ale hamowanie szlaku konstytutywnego wykazało, że kryptokoki mogą być również wydalane przez womocytozę.
Mechanizm
Pełne zrozumienie mechanizmów zaangażowanych w womocytozę nie jest obecnie znane, jednak postęp w badaniach doprowadził do wstępnych opisów mechanistycznych i kluczowych etapów tego procesu. Badania wykazały, że womocytoza nie występuje, gdy patogeny są martwe lub gdy pochłonięte materiały są nieożywione, co wskazuje, że przeżycie ładunku fagosomalnego może mieć kluczowe znaczenie dla wywołania lub wzmocnienia womocytozy. pH fagosomu może odgrywać ważną rolę w skuteczności womocytozy, ponieważ badania wykazały, że wskaźniki womocytozy spadają, gdy fagocyty stają się bardziej kwaśne, a womocytoza jest zwiększana przez dodanie słabych zasad do fagocytów. The błony i stan komórkowy są zaangażowane w womocytozę, ponieważ wykazano, że womocytoza zmniejsza się wraz z przepuszczalnością błony i wzrostem stanów autofagii . Ponadto wiadomo, że zapalne , takie jak interferony typu I , które są wytwarzane w odpowiedzi na infekcje wirusowe , nasilają womocytozę. Wpływ tych opisanych sił na wywoływanie womocytozy jest nadal opracowywany i prawdopodobnie jest zmienny w zależności od innych nieznanych czynników zewnętrznych i wewnętrznych.
Podobnie jak w standardowej egzocytozie, rearanżacje cytoszkieletu aktynowego w komórce gospodarza są kluczowe dla umożliwienia wystąpienia womocytozy. W przeciwieństwie do standardowej egzocytozy, pochłonięty patogen nie jest lizowany przez wewnętrzne składniki komórki gospodarza, a pęcherzyk jest zbliżany do błony komórkowej, gdzie może się łączyć i uwalniać ładunek patogenu. Aneksyna A2 , białko związane z błoną, pomaga regulować womocytozę i sprzyja fuzji pęcherzyków z błonami plazmatycznymi. W liniach komórkowych z niedoborem aneksyny A2 wskaźniki womocytozy były zmniejszone. Ponadto badania przesiewowe inhibitorów kinaz makrofagowych ujawniły szlaki sygnałowe związane z womocytozą. ERK5 , zaangażowany w szlak sygnałowy MAPK który przekazuje sygnały powierzchniowe do komórkowego DNA, hamuje womocytozę. Dodatkowe szlaki sygnałowe zaangażowane w womocytozę nie zostały jeszcze określone. Ponadto udokumentowano różne morfologie womocytozy i możliwe jest, że podstawowy mechanizm komórkowy może się różnić między nimi.
Znaczenie biologiczne
Badania poświęcono zrozumieniu mechanizmów i znaczenia womocytozy, ponieważ przypuszcza się, że jest ona powiązana z wieloma znaczącymi procesami biologicznymi. Womocytoza odgrywa rolę w przenoszeniu bocznym, procesie, w którym komórki przenoszą pochłonięty ładunek do sąsiedniej komórki biorcy, ponieważ początkowe komórki wyrzucają swój ładunek w stanie nieuszkodzonym, aby mógł zostać wchłonięty przez komórki biorcy. Ponadto przypuszcza się, że womocytoza jest wykorzystywana przez patogeny jako mechanizm ucieczki, ponieważ pozwala im uniknąć degradacji przez makrofagi. Ponieważ podczas womocytozy nie dochodzi do uszkodzenia komórek gospodarza ani patogenów, układ odpornościowy nie jest wyzwalany, co pozwala na dalsze potencjalne unikanie gospodarzy. Konieczne są dalsze badania w celu ustalenia, czy womocytoza jest inicjowana przez patogeny pochłonięte w tym celu, czy też przez komórki gospodarza, i jest to po prostu niezamierzona korzyść dla patogenów. Dodatkowa hipoteza głosi, że womocytoza może się nasilać patogenezie lub rozprzestrzenianiu się patogenu, gdy są one pochłaniane przez makrofagi, a następnie wydalane w miejscach, które potencjalnie mogą różnić się od miejsca ostrej infekcji. Pogłębienie naszej wiedzy na temat interakcji żywiciel-patogen wyjaśni nam rolę womocytozy w progresji infekcji. Wreszcie, womocytoza jest powiązana z odpowiedzią guza, ponieważ makrofagi związane z nowotworem (TAM) są w stanie modulować mikrośrodowisko guza (TME) poprzez womocytozę. Lepsze zrozumienie mechanizmów indukowania i regulacji womocytozy zwiększy naszą wiedzę na temat interakcji gospodarz-patogen i gospodarz-ja, umożliwiając postęp w naszej zdolności reagowania na infekcje i nowotwory.