Endocitosi e Fagocitosi

Esistono due tipi di endocitosi:

Endocitosi recettore dipendente

Un esempio di endocitosi recettore-dipendente è l’endocitosi delle LDL.

Endocitosi Costitutiva o pinocitosi

Che siano presenti o meno sostanze in superficie, porzioni di membrana, sono continuamente endocitate.

Il processo dell’endocitosi è molto attivo tanto che in alcune cellule tutta la membrana è rinnovata ogni mezz’ora.

endocitosi e fagocitosi

La fagocitosi

La fagocitosi è un processo altamente specializzato e assomiglia in larga misura all’endocitosi distinguendosi però da esso per una particolarità: le dimensioni delle porzioni di membrana coinvolte. Difatti una vescicola di endocitosi raggiunge al massimo le dimensioni di 1 μm mentre i fagosomi hanno dimensioni superiori a questa misura. Il processo di fagocitosi può interessare particelle così grandi da portare alla cosiddetta “fagocitosi frustrata” nella quale le cellule tentano, senza successo, di fagocitare particelle più grandi di loro.

La fagocitosi riguarda in generale strutture corpuscolari come cellule, batteri, particelle estranee di grandi dimensioni mentre per i virus, le proteine e altre sostanze si parla di endocitosi.

La fagocitosi deve essere per forza un processo finemente regolato poiché i fagociti professionali devono saper discernere non solo tra il self ed il non-self ma anche tra le cellule del nostro organismo che devono essere eliminate e quelle da salvaguardare.

La fagocitosi è un processo tipico dei fagociti professionisti (macrofagi, eosinofili e neutrofili) ma essa può essere messa in atto anche da altri tipi di cellule: ad esempio se una cellula va in apoptosi, spetta alle cellule vicine eliminare, fagocitandoli, i corpi apoptotici. Si tratta, comunque, di un’eccezione alla regola.

Un batterio allo stato naturale è fagocitato “malvolentieri” e con pochissima efficienza.

Le opsonine nella fagocitosi

Tuttavia i batteri sono fagocitati con alta efficienza se ricoperti da “opsonine”, cioè anticorpi o fattori del complemento.

Per quanto concerne le Ig i fagociti posseggono dei recettori per i Fc delle Ig. Essi però si attivano solo quando le Ig hanno legato qualcosa, e si trovano perciò raggruppate. Tuttavia perché si sviluppi una risposta anticorpale efficiente sono necessari parecchi giorni.

Si sono sviluppate così delle opsonine che non richiedono memoria immunologica e che sono efficaci subito: esse sono in particolare C3b e C3bi. Queste due componenti vengono prodotte sia dalla via classica che dalla via alternativa. C3b e C3bi svolgono due funzioni diverse: C3b è una molecola che favorisce solo l’adesione della particella alla cellula fagocitica mentre il C3bi stimola specificatamente la fagocitosi. I recettori che riconoscono C3b e C3bi sono detti CR1; CR3 e CR4. CR1 in particolare riconosce C3b e non attiva di per sé la fagocitosi mentre CR3 e Cr4 legano C3bi è attivano la fagocitosi.

Perché avvenga la fagocitosi è necessario che tutta la particella da fagocitare sia ricoperta da opsonine poiché recettore e opsonina devono formare un meccanismo simile ad una cerniera lampo. Così se solo una parte della particella è opsonizzata la fagocitosi si arresta.

Che cos’è il fagosoma?

Il vacuolo intracellulare che si forma è detto fagosoma. Nel vacuolo devono avvenire altri eventi molecolari per portare alla digestione di ciò che è stato fagocitato.

Essi sono fondamentalmente tre: l’enzima NADPH, la NO sintetasi

L’enzima NADPH

sulla membrana citoplasmatica dei fagociti, e quindi anche in quella del fagosoma, è presente l’enzima NADPH ossidasi.

L’NADPH è uno dei composti implicati nelle reazioni redox, in particolare nella via dei pentoso fosfati.

Nei fagociti professionali è presente un particolare tipo di catena respiratoria in cui il donatore di elettroni è l’NADPH anziché l’NADH e che porta alla produzione ad opera della NADPH ossidasi non di acqua bensì di radicale superossido (O2) poiché l’ossigeno viene ridotto in maniera monoelettronica e non bielettronica. Questo meccanismo avviene sulla membrana del fagosoma.

I radicali dell’ossigeno sono particolarmente tossici per ogni tipo di cellula. I fagociti però possiedono l’enzima superossido dismutasi che li protegge dal radicale superossido. Inoltre i recettori che attivano la NADPH ossidasi sono gli stessi che legano le opsonine: di conseguenza la produzione di superossido avviene solo quando si forma un fagosoma. Infine il substrato riducente si trova nel citoplasma mentre il superossido è prodotto all’esterno della membrana (e quindi all’interno del fagosoma). Il sistema di controllo è tuttavia imperfetto e l’infiammazione, soprattutto se intervengono i neutrofili, provoca dei danni da radicali liberi anche al tessuto circostante.

La NO sintetasi

Il fagosoma sfrutta la NO sintetasi inducibile (la cui trascrizione è controllata ma che poi è costitutivamente attiva). La NO sintetasi è in grado di apportare modifiche alle proteine, in particolare nitrosilazione, con danneggiamento delle stesse. Il ruolo della NO sintetasi inducibile è tuttavia meno chiaro nel processo di uccisione dei batteri.

L’NO è un gas e quindi potrebbe diffondere all’esterno del fagosoma e dannegiare i tessuti circostanti. Tuttavia esso è dotato di un campo di azione molto limitato, dell’ordine di pochi micron.

I granuli

La distruzione completa della particella fagocitata avviene ad opera di tutta una serie di enzimi litici detti granuli. I granuli dei granulociti sono difatti dei lisosomi specializzati che contengono tutti questi enzimi litici e le vescicole si riversano nel fagosoma formando il fagolisosoma.

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