Fagositosis adalah salah satu mekanisme pertahanan tubuh manusia yang paling dasar dan, pada saat yang sama, paling efektif. Berfungsinya proses fagositosis merupakan komponen penting dari respon imun yang tepat. Cari tahu apa sebenarnya fagositosis itu, bagaimana fagositosis bekerja, mengapa fagositosis diperlukan, dan apa efek gangguan fagositosis?
Fagositosis adalah menelan patogen, fragmen sel mati, dan partikel kecil oleh sel khusus yang disebut fagosit. Fagositosis dapat dibandingkan dengan "pembersihan" di tingkat sel - ini memungkinkan sel membuang elemen yang tidak perlu atau berbahaya.
Daftar Isi:
- Apa itu fagositosis?
- Peran fagositosis dalam tubuh
- Sel mana yang memiliki kemampuan fagositosis?
- Fagositosis - jenis
- fagositosis spontan (disebut asli)
- fagositosis yang difasilitasi
- Fagositosis - tahapan
- Fagositosis - dan apa selanjutnya?
- Cara menghindari fagositosis oleh mikroorganisme
- Gangguan fagositosis
- Penyakit Granulomatosa Kronis
- Sindrom Chediak-Higashi
Apa itu fagositosis?
Fagositosis adalah proses biologis di mana partikel asing diserap oleh sel. Fenomena fagositosis umum terjadi pada banyak organisme hidup - yang paling primitif (misalnya protozoa) menggunakan fagositosis sebagai cara mengambil makanan dari lingkungan luar.
Pada manusia, kemampuan fagositosis terutama digunakan oleh sel-sel sistem kekebalan.
Fagositosis termasuk dalam mekanisme imunitas bawaan atau non-spesifik. Oleh karena itu, proses fagositosis merupakan salah satu garis pertahanan pertama dan dasar tubuh kita. Selain perannya dalam sistem kekebalan, fagositosis sangat penting dalam menjaga homeostasis jaringan (atau keseimbangan).
Fagositosis memungkinkan pengangkatan sel-sel tubuh yang mati dan rusak, yang pada gilirannya memungkinkan regenerasi dan rekonstruksi yang efisien dari semua jaringan.
Fagositosis adalah salah satu jenis endositosis, yaitu pemindahan molekul dari lingkungan luar ke dalam sel. Dalam fagositosis, partikel padat diserap: sel fagositik pertama kali mengelilinginya dengan fragmen membran selnya sendiri dan kemudian menariknya ke dalam. Ini menciptakan vesikel yang mengandung partikel yang diserap, yang disebut fagosom.
Kandungan fagosom tersebut kemudian dicerna dengan berbagai bahan kimia dan enzim. Keseluruhan proses menyerupai "makan" partikel oleh sel, yang juga tercermin dalam istilah fagositosis.
Namanya berasal dari bahasa Yunani phagein, yang berarti "makan, melahap".
Fagositosis terjadi di tubuh kita sepanjang waktu - milyaran fagosit terus-menerus "memakan" mikroorganisme berbahaya, fragmen sel mati, atau partikel yang tidak perlu. Ini adalah proses yang umum, meskipun sangat rumit.
Pengenalan target yang benar oleh sel fagositik dan interaksi yang tepat antara fagosit dan target "serangan" memerlukan kolaborasi berkelanjutan dari berbagai protein, molekul pemberi sinyal, antibodi, dan sel pembantu.
Peran fagositosis dalam tubuh
Tidaklah sulit untuk menebak bahwa aplikasi dasar dari proses fagositosis adalah pertahanan tubuh kita terhadap patogen. Penetrasi agen infeksius ke dalam tubuh memulai aliran sinyal untuk "memanggil" sel fagositik ke tempat infeksi.
Peradangan akut dimulai, yang perannya menetralkan patogen. Fagosit mengalir ke lesi dengan darah, menjadi salah satu mekanisme terpenting dari respons imun primer. Di tempat peradangan, fagosit "memakan" patogen dan sel yang dirusak olehnya.
Dalam perjalanan infeksi, ada jenis fagositosis lain yang sangat penting. Ini yang disebut eferositosis.
Proses eferositosis melibatkan menelan sel sekarat saat peradangan mereda. Setelah fagosit memenuhi fungsinya dan menghilangkan patogen, mereka menjadi tidak diperlukan.
Kemudian mereka mati secara alami, diikuti oleh eferositosis, yaitu "membersihkan medan perang". Jenis fagositosis ini mengurangi peradangan dan memungkinkan tubuh untuk kembali ke keadaan sebelum infeksi.
Pada titik ini, perlu ditekankan bahwa sekaratnya sel-sel dalam tubuh kita adalah proses yang berkelanjutan, tidak hanya sebagai akibat dari infeksi. Setiap sel memiliki rentang hidup tertentu, setelah itu mati dan diganti dengan yang baru. Proses kematian sel terprogram disebut apoptosis.
Apoptosis adalah fenomena alam yang memungkinkan jaringan kita memperbarui secara konstan. Agar sel-sel yang sekarat diganti dengan yang baru, mereka harus dibersihkan terlebih dahulu. Seperti yang bisa Anda tebak dengan mudah, ini juga tugas fagosit.
Sel apoptosis (sekarat) memancarkan sinyal khusus pada permukaan membran selnya, yang memungkinkannya dikenali dan dinetralkan oleh fagosit.
Dalam kasus ini, fagositosis terjadi tanpa peradangan. Jadi kita melihat bahwa fagositosis bukan hanya metode pertahanan terhadap mikroorganisme asing, tetapi juga proses yang memungkinkan pengembangan, pemodelan ulang, dan pembaruan semua jaringan.
Sel mana yang memiliki kemampuan fagositosis?
Sel yang mampu melakukan fagositosis disebut fagosit. Bergantung pada efisiensi dan efektivitas fagositosis, kami membedakan yang disebut fagosit profesional dan non-profesional.
Fagosit non-profesional menangani fagositosis secara "sesekali" - proses ini bukanlah tugas utama mereka. Namun terkadang, ada partikel / fragmen sel mati di sekitar sel ini yang perlu dibersihkan.
Kemudian mereka menunjukkan aktivitas fagositosis tertentu, meskipun dibandingkan dengan fagosit profesional, aktivitas ini sangat terbatas dan kurang efektif. Banyak jenis sel diklasifikasikan sebagai fagosit non-profesional, termasuk. sel epitel, beberapa sel jaringan ikat, serta endotel vaskular.
Fagosit profesional adalah sel utama yang bertanggung jawab atas fagositosis dalam tubuh kita. Di antara mereka, kami membedakan terutama neutrofil, monosit, dan makrofag. Sel-sel ini milik keluarga leukosit, atau sel darah putih, yang terutama menjalankan fungsi kekebalan. Ketiga jenis fagosit profesional mengkhususkan diri pada fagositosis, meskipun masing-masing melakukannya sedikit berbeda.
Neutrofil adalah sel utama yang bertanggung jawab atas perkembangan peradangan akut. Dalam keadaan normal, neutrofil bersirkulasi dengan darah ke seluruh tubuh. Ketika infeksi dimulai, sel-sel ini segera berkumpul di fokus penyakit. Fagositosis yang diperantarai neutrofil berlangsung cepat dan intens: sel-sel ini memiliki berbagai cara untuk menonaktifkan patogen yang terserap.
Monosit, seperti neutrofil, bersirkulasi dalam aliran darah, namun mereka dapat meninggalkan aliran darah dan menjajah berbagai jaringan. Monosit yang matang kemudian berubah menjadi makrofag jaringan. Fagositosis yang dimediasi makrofag berlangsung kurang cepat dan jauh lebih lambat. Makrofag adalah kumpulan sel utama yang ditemukan di lokasi peradangan kronis.
Fagositosis - jenis
Fagositosis adalah proses kompleks yang bergantung pada jenis sel fagositik, objek yang mengalami fagositosis, dan banyak molekul perantara. Ada dua jalur fagositosis dasar:
- fagositosis spontan (disebut asli)
Ini adalah fagositosis yang terjadi relatif lambat yang jarang terlibat dalam respons antimikroba. Peran fagositosis spontan adalah mengangkat sel-sel mati dan "membersihkan" elemen-elemen yang tidak perlu di dalam jaringan. Untuk memulai fagositosis spontan, perlu untuk merangsang apa yang disebut "reseptor pemulung" terutama terdapat pada makrofag. Jenis fagositosis ini bersifat anti-inflamasi.
- fagositosis yang difasilitasi
Fagositosis terfasilitasi jauh lebih cepat dan lebih efisien daripada fagositosis spontan. Hasilnya, ini sangat efektif dalam menghancurkan patogen. Agar proses fagositosis berlangsung begitu intensif, maka perlu - seperti namanya - beberapa fasilitas.
Bagaimana fagosit memfasilitasi aktivitas mereka? Salah satu metode yang paling umum adalah dengan "menandai" objek yang harus dibuang. Proses ini disebut opsonisasi.
Inti dari opsonisasi adalah keterikatan molekul tertentu ke permukaan mikroorganisme. Patogen yang "ditandai" ini dengan cepat ditargetkan dan dihancurkan oleh sel makanan. Molekul yang memungkinkan opsonisasi disebut opsonin. Ini terutama antibodi dan komponen yang disebut sistem pelengkap.
Opsonin secara efisien mengenali patogen, menandai mereka dan dengan demikian secara signifikan memfasilitasi jalannya proses fagositosis.
Fagositosis - tahapan
Kita sudah tahu sel mana, kapan dan mengapa, yang terlibat dalam fagositosis. Jadi, mari kita coba untuk mengikuti proses ini dengan cermat:
1. Aktivasi dan masuknya fagosit ke tempat infeksi
Penetrasi mikroorganisme ke dalam tubuh menyebabkan rangsangan langsung pada sistem kekebalan. Sel-sel di gerbang infeksi mulai mengirim sinyal adanya ancaman.
Molekul kurir (terutama yang disebut sitokin pro-inflamasi) menyebar ke seluruh aliran darah. Dengan cara ini, fagosit "belajar" bahwa mereka telah terinfeksi dan menjadi aktif.
Fagosit yang diaktifkan mencapai tempat infeksi dengan darah. Masuknya fagosit yang efisien ke lokasi yang benar dimungkinkan berkat apa yang disebut kemotaksis. Ini adalah proses pergerakan sel terarah di bawah pengaruh sinyal kimia.
Fagosit aktif juga memiliki kemampuan untuk melewati dinding pembuluh darah, menciptakan infiltrasi inflamasi di tempat infeksi.
2. Pengenalan patogen
Ketika fagosit mencapai tempat infeksi, mereka mulai mengenali patogen. Proses ini sering kali difasilitasi oleh molekul lain (lihat bagian 4 untuk fagositosis yang difasilitasi). Setiap fagosit pada permukaan membran selnya memiliki apa yang disebut reseptor, yaitu protein yang memungkinkan pengenalan berbagai molekul.
Ketika reseptor yang bertanggung jawab untuk mengenali mikroorganisme distimulasi, fagosit terikat erat dengan target serangannya.
3. Penyerapan patogen
Fagosit yang "menempel" pada patogen memulai proses penyerapannya. Membran sel fagosit mulai mengelilingi patogen, "memanjat" tepinya. Ini menciptakan vesikel yang mengandung mikroorganisme. Vesikel ini, yang disebut fagosom, sekarang berada di dalam sel fagositik. Untuk sepenuhnya membuat mikroorganisme tidak berbahaya, konten fagosom harus dihancurkan.
Pencernaan konten fagosom
Agar isi fagosom dapat dicerna, enzim pencernaan harus dikirim ke bagian dalamnya. Enzim semacam itu disimpan dalam vesikula khusus yang disebut lisosom.
Oleh karena itu, tahap terakhir fagositosis memerlukan penggabungan konten lisosom dengan konten fagosom - inilah yang disebut phagolysosome.
Enzim dalam lisosom dapat memecah bahan kimia paling kompleks, menghancurkan mikroorganisme. Penghapusan patogen dengan partisipasi enzim pencernaan disebut tidak tergantung oksigen.
Seperti yang bisa Anda tebak dengan mudah, ada juga eliminasi yang bergantung pada oksigen. Ini jauh lebih cepat dan efektif, tetapi hanya beberapa fagosit yang dapat melakukannya. Eliminasi yang bergantung pada oksigen hanya terjadi pada sel yang mampu menghasilkan apa yang disebut "ledakan oksigen".
Ledakan oksigen adalah pelepasan tiba-tiba spesies oksigen yang sangat reaktif (misalnya hidrogen peroksida), yang memiliki efek antimikroba yang kuat. Ledakan oksigen memulai serangkaian reaksi kimia yang mengarah pada eliminasi cepat patogen. Penghancuran mikroba yang bergantung pada oksigen merupakan karakteristik utama dari neutrofil.
Fagositosis - dan apa selanjutnya?
Proses fagositosis diakhiri dengan pencernaan isi fagosom di dalam sel. Apa yang terjadi di samping puing-puing dari partikel yang hancur? Sel fagositik menyingkirkan sebagian besar produk yang tidak perlu hanya dengan "membuang" produk tersebut ke luar. Namun, beberapa bahan yang tersisa setelah pencernaan bisa sangat berguna.
Beberapa fagosit juga memainkan peran lain dalam sistem kekebalan. Contoh yang baik adalah makrofag, yang selain fagositosis, juga menangani apa yang disebut presentasi antigen. Presentasi antigen didasarkan pada tampilan fragmen sel kekebalan lain dari mikroorganisme yang dihancurkan.
Setelah akhir fagositosis patogen, makrofag memaparkan beberapa bahan fagositik pada permukaannya, dan kemudian "bergerak" bersamanya ke seluruh tubuh.
Setiap sel dari sistem kekebalan yang ditemuinya "belajar" bagaimana mengenali patogen tertentu. Fenomena ini sangat penting dalam membangun mekanisme pertahanan antimikroba yang efisien.
Perlu juga diketahui bahwa proses fagositosis tidak selalu berakhir dengan penghancuran akhir mikroorganisme. Ada patogen yang dapat bertahan hidup di dalam fagosom berkat mekanisme pertahanan yang dikembangkan secara khusus. Contoh yang baik adalah basil tuberkulosis yang dapat bertahan hidup di dalam makrofag selama bertahun-tahun.
Cara menghindari fagositosis oleh mikroorganisme
Fagositosis sebagai alat untuk menghilangkan "lawan biologis" adalah mekanisme yang sangat tua. Untuk alasan ini, beberapa mikroorganisme telah berhasil mengembangkan cara untuk menghindari atau bertahan hidup dari fagositosis. Berikut adalah contohnya:
- membunuh fagosit
Cara termudah untuk menghindari fagositosis tampaknya dengan menetralkan sel yang menyebabkannya. Beberapa mikroorganisme memiliki kemampuan untuk menghasilkan zat yang merusak fagosit secara permanen. Contoh patogen semacam itu adalah staphylococcus aureus (Latin. Staphylococcus aureus), menghasilkan racun yang, dengan menghancurkan membran sel fagosit, menyebabkan kematiannya.
- kepunahan respon inflamasi
Peradangan di gerbang infeksi memfasilitasi transmisi sinyal infeksi. Berkat itu, aktivasi dan kedatangan fagosit ke lokasi yang benar dimungkinkan. Ada patogen yang dapat menutupi dirinya sedemikian rupa agar tidak dikenali oleh sistem kekebalan tubuh inang dan untuk menghindari terjadinya peradangan.
- menghindari opsonisasi
Opsonisasi, atau "pelabelan" khusus patogen, adalah salah satu cara paling efektif untuk memfasilitasi fagositosis. Tak heran jika mikroba berusaha menghindarinya. Beberapa strain stafilokokus dapat menghancurkan opsonin atau menyembunyikannya di permukaannya.
- menghindari pengenalan fagosit
Untuk memulai proses fagositosis, perlu untuk mengenali bahaya mikroorganisme tertentu oleh fagosit. Patogen tertentu, seperti spirochetes Treponema pallidum menyebabkan sifilis dapat menempel pada antigen permukaannya yang mirip dengan sel inang. Sistem kekebalan kemudian mengenalinya sebagai miliknya, yang memungkinkan patogen menghindari fagositosis.
- penyumbatan produksi fagosom
Salah satu tahapan utama fagositosis adalah mengelilingi mikroorganisme yang diserang dengan vesikel, yang kemudian diserap ke dalam sel. Namun di alam, ada banyak cara untuk menghindarinya. Beberapa mikroba menghasilkan zat yang memecah dinding fagosom. Mekanisme yang berbeda digunakan oleh batang minyak biru (Pseudomonas aeruginosa). Bakteri ini menghasilkan lapisan licin (biofilm) di sekelilingnya yang mencegah pembentukan gelembung.
- kelangsungan hidup di dalam fagosit
Fagolisosom menjadi habitat terakhir patogen selama fagositosis. Lingkungannya sangat tidak bersahabat; itu penuh dengan enzim dan zat yang mematikan. Namun, mikroorganisme dapat mengembangkan mekanisme yang memungkinkan mereka bertahan hidup bahkan dalam kondisi yang sulit. Salah satu contohnya adalah tuberkulosis (Mycobacterium tuberculosis). Bakteri ini telah mengembangkan membran sel tertentu dengan kandungan lipid yang sangat tinggi yang tidak dipengaruhi oleh enzim pencernaan standar.
- melarikan diri dari phagosome tersebut
Meski terdengar luar biasa untuk melarikan diri dari fagosom, memang ada mikroba yang telah mengembangkan mekanisme pertahanan yang begitu cerdas. Listeria monocytogenes menghasilkan zat yang dapat merusak dinding fagosom. Terlebih lagi, patogen ini, setelah keluar dari fagosom, dapat berkembang biak di dalam fagosit, dan juga keluar lebih jauh dari batasnya.
Gangguan fagositosis
Proses fagositosis yang berjalan dengan benar merupakan hal yang sangat penting untuk fungsi sistem kekebalan yang efisien. Gangguan pada tahap fagositosis tertentu mendasari penyakit imunodefisiensi. Contoh dari kondisi tersebut adalah:
- Penyakit Granulomatosa Kronis
Penyebab penyakit granulomatosa kronis adalah gangguan fagositosis pada tahap terjadinya ledakan oksigen. Kurangnya enzim yang sesuai (yang disebut NADPH oksidase) mencegah pembentukan spesies oksigen reaktif, yang pada gilirannya tidak memungkinkan eliminasi mikroorganisme secara cepat dan efektif.
Kerusakan enzim bersifat genetik, sehingga belum ada pengobatan penyebab penyakit ini. Penyakit granulomatosa kronis sering menyebabkan infeksi dan pembentukan abses dan granuloma karena sistem eliminasi patogen intraseluler yang tidak memadai.
Baca juga: Granulomatosis Wegener: Penyebab, Gejala dan Pengobatan
- Sindrom Chediak-Higashi
Pada sindrom Chediak-Higashi, terdapat defek pada fagositosis pada tahap koneksi fagosom-lisosom. Mutasi genetik salah satu protein mencegah transfer enzim pencernaan ke vesikel yang mengandung patogen, sehingga mencegah eliminasi.
Selain gangguan kekebalan yang signifikan, albinisme dan gangguan fungsi sistem saraf juga merupakan ciri khas sindrom Chediak-Higashi.
Bibliografi:
- "Fagositosis: Proses Mendasar dalam Kekebalan" C. Rosales, E. Uribe-Querol, Biomed Res Int. 2017
- "Pengendalian Fagositosis oleh Mikroba Patogen" oleh C. Rosales, E. Uribe-Querol Front Immunol. 2017
- "Immunologia" K.Bryniarski, Edra Urban & Partner Wrocław 2017, edisi pertama
- "Fagositosis: Proses Imunobiologis" S. Gordon, Imunitas, Ulasan, Volume 44, edisi 3, P463-475, 15 Maret 2016
Baca lebih banyak artikel dari penulis ini
