The fagolisosom adalah kompartemen selular yang hasil dari perpaduan dari phagosome dengan lisosom, dengan tidak adanya autophagy; meskipun fagosom juga bisa melebur ke endosom, sebelum fusi dengan lisosom.
Fagosom adalah kompartemen yang dikelilingi oleh membran tunggal, yang terbentuk sebagai hasil fagositosis. Fagosom yang baru terbentuk mengalami proses yang disebut pematangan, yang melibatkan fusi menjadi lisosom. Fenomena ini menghasilkan fagolisosom dewasa, yang bagian dalamnya bersifat asam dan sangat hidrolitik.
Sumber: GrahamColm di Wikipedia bahasa Inggris
Sel khusus dalam fagositosis, seperti makrofag dan neutrofil, menghancurkan patogen yang masuk ke dalam sel dan mengeluarkan sitokin pro inflamasi. Contoh-contoh ini menyoroti pentingnya fagolisosom.
karakteristik
Phagolysosomes ditandai sebagai berikut:
- Mereka memiliki pH asam (sekitar pH 5). Mirip dengan lisosom dan endosom, pH diatur melalui kompleks pompa proton ATPase-V. PH asam menciptakan lingkungan yang tidak ramah bagi patogen, mendukung pelepasan superoksida, dan merupakan pH optimal untuk enzim hidrolitik.
PH dalam fagolisosom telah ditentukan dengan metode yang berbeda. Salah satunya menggunakan pewarna seperti acridine orange, yang fluoresensinya bergantung pada pH.
- Aktivitas hidrolitik enzim yang tinggi yang mendegradasi protein (cathepsins), lipid dan gula (beta-galactosidase). Misalnya, dalam makrofag, lisozim membantu menurunkan tulang punggung bakteri peptidoglikan.
Salah satu metode untuk mendeteksi aktivitas enzim terdiri dari pelabelan partikel yang akan difagositosis, dengan substrat yang mengubah sifat fluoresennya setelah katalisis. Metode ini digunakan untuk mengukur radikal bebas oksigen (ROS).
- Ledakan aktivitas superoksida. NADPH oksidase berpartisipasi dalam pembentukan radikal superoksida (O 2 • - ), yang diubah menjadi hidrogen peroksida (H 2 O 2 ) oleh superoksida dismutase.
Selain itu, superoksida bergabung dengan oksida nitrat dan membentuk peroksinitrit, yang memiliki aktivitas antimikroba.
Biogenesis
Sel mamalia memiliki sejumlah besar jenis sel yang melakukan fagositosis. Proses ini dimulai dengan interaksi ligan pada permukaan reseptor. Ligan bisa menjadi bakteri atau sel apoptosis. Reseptor yang terikat pada ligan diinternalisasi dalam bentuk vesikel, yang disebut fagosom.
Internalisasi membutuhkan aktivasi kinase dan perubahan metabolisme fosfolipid, di antara kejadian lainnya. Namun, fagosom tidak menurunkan ligan. Pemberian aktivitas litik ke fagosom tergantung pada interaksinya dengan lisosom.
Bukti eksperimental menunjukkan bahwa fagosom yang baru terbentuk, disebut fagosom awal, berinteraksi secara istimewa dengan endosom. Fagosom mengekspresikan sinyal yang memicu dan memandu fusi mereka ke elemen jalur endositik.
Buktinya adalah bahwa fagosom awal mengandung komponen membran plasma dan protein khas endosom, seperti reseptor transferin (TfRs), EEA1, Rab5, Rab 7.
Fusi fagosom awal dengan lisom dapat dikonfirmasi oleh komposisi proteinnya. Dalam hal ini, fagolisom memiliki protein LAMP dan cathepsin D.
Pengaturan pematangan fagosom rumit dan bergantung pada protein pertukaran nukleotida guanin (GEF), protein hidrolisis GTP (GAP), di antara efektor lainnya.
fitur
Fagosit, atau sel yang membuat fagositosis, diklasifikasikan sebagai fagosit kompetensi fagositosis rendah (non-profesional), sedang (para-profesional), dan tinggi (profesional). Neutrofil dan makrofag adalah fagosit profesional dari sistem kekebalan.
Fagosit ini bertanggung jawab untuk menjebak dan menghancurkan sel inang apoptosis, mencemari partikel, dan organisme dengan potensi patogen.
Neutrofil dan makrofag membunuh mikroba fagositosis. Kematian mikroba dilakukan melalui serangkaian tahapan sebagai berikut:
- Aktivasi enzim proteolitik, seperti elastase. Enzim terakhir ini adalah protease serin, yang terlibat dalam kematian berbagai jenis bakteri. Protein lain yang terlibat adalah cathepsin G.
- Aktivasi sistem fagosit oksidase, yang merupakan enzim multimerik yang ditemukan di membran fagolisosom. Oksidase fagosit diinduksi dan diaktifkan oleh rangsangan, seperti sinyal IFN-gamma dan TLR. Enzim ini mereduksi ROS menggunakan NADPH sebagai substrat donor elektron.
- Makrofag menghasilkan oksida nitrat melalui sintase oksida nitrat yang dapat diinduksi. Enzim ini mengkatalisis konversi arginin menjadi sitrulin dan oksida nitrat, yang bereaksi dengan superoksida untuk membentuk peroksinitril, racun kuat yang membunuh mikroba.
Penyakit
Ada minat yang semakin besar untuk mempelajari penyakit genetik yang berkaitan dengan cacat pada fagositosis. Selain minat ini, kekhawatiran telah dikemukakan tentang resistensi antibiotik pada bakteri, yang memiliki cara mencegah kematian dalam fagosit.
Oleh karena itu, studi tentang sistem kekebalan dan interaksinya dengan mikroba patogen akan memungkinkan pengembangan strategi antimikroba baru.
Penyakit granulomatosa kronis
Penyakit granulomatosa kronis (CGD) disebabkan oleh defisiensi imun yang menyebabkan pasien sering menderita infeksi yang disebabkan oleh bakteri dan jamur. Mikroba yang paling umum adalah Staphylococcus aureus, dan spesies dari genera Aspergillus, Klebsiella, dan Salmonella.
Gejala
Pasien dengan CGD menunjukkan kondisi inflamasi, ditandai dengan adanya granuloma, kolitis, artritis non-infeksius, osteomielitis, dan akses peri-rektal, di antara gejala-gejala lainnya.
Peradangan disebabkan oleh defisiensi pertahanan autofagik terhadap mikroba. Akibatnya, IL-1beta dilepaskan dan regulasi sel T buruk.
CGD terjadi sebagai akibat dari kekurangan enzim NADPH oksidase dalam leukosit. NADPH oksidase memiliki lima komponen (gp91, p22, p47, p67 dan p40). Mutasi yang paling umum terjadi pada gen CYBB, yang mengkode gp91.
Mutasi yang lebih jarang terjadi pada gen NCF1, yang mengkode p47, dan mutasi paling langka terjadi pada gen NCF2, yang mengkode p67.
Pengobatan
Penyakit ini biasanya diobati dengan antibiotik dan antijamur. Pengobatan terhadap bakteri gram negatif meliputi kombinasi ceftazidime dan karbapen. Sedangkan jamur diobati dengan triazol oral, seperti itraconazole dan posaconazole.
Selama periode bebas infeksi, penggunaan trimetopin-sulfametoksazol bersama dengan antijamur seperti itrakonazol dianjurkan.
Referensi
- Abbas, AK, Lichtman, AH dan Pillai, S. 2007. Imunologi Seluler dan Molekuler. Saunders Elsevier, AS.
- Kinchen, JK & Ravichandran, KS 2008. Pematangan fagosom: melalui uji asam. Tinjauan Alam Biologi Sel Molekuler, 9: 781–795.
- Klionsky, DJ, Eskelinen, EL, Deretic, V. 2014. Autophagosomes, phagosomes, autolysosomes, phagolysosomes, autophagolysosomes… Tunggu, saya bingung. Autophagy, 10: 549–551.
- Roos, D. 2016. Penyakit granulomatosa kronis. Buletin Medis Inggris, 118: 53–66.
- Russell, D., Glennie, S., Mwandumba, H., Heyderman, R. 2009. Makrofag berbaris di fagosomnya: pengujian dinamis fungsi fagosom. Natural Review Immunology, 9: 594–600.
Vieira, OV, Botelho, RJ Grinstein, S. 2002. Pematangan phagosome: menua dengan anggun. Jurnal Biokimia, 366: 689-704.