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Cómo funciona la fagocitosis

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Cómo funciona la fagocitosis

 

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La fagocitosis es un proceso a través del cual una célula puede ingerir o absorber a una partícula o bacteria envolviéndola con su membrana celular y luego haciéndola ingresar a su cuerpo celular o citoplasma. El término fagocitosis es una conjunción de las palabras griegas fagein que significa comer, kytos que significa célula, celda o contenedor, y la terminación sis que se utiliza para denotar procesos. Por lo tanto, etimológicamente fagocitosis significa el proceso de comer células.
  
Las células que tienen la capacidad de fagocitar a partículas, moléculas o bacterias (las bacterias también son células individuales) se denominan fagocitos. Los fagocitos son seres vivos unicelulares, es decir células individuales. Ejemplos de fagocitos incluyen a las amebas o a algunas de las células del cuerpo humano como los glóbulos blancos. En seres vivos unicelulares como las amebas, la fagocitosis puede ser un medio de alimentación, mientras que en seres vivos superiores -como los seres humanos-, la fagocitosis es un mecanismo que utilizan las células del sistema inmunitario para defender al cuerpo de cualquier sustancia u organismo ajeno al cuerpo (antígenos). Algunos tipos de glóbulos blancos (los glóbulos blancos son células que forman parte del sistema inmunitario), como el neutrófilo y el macrófago, pueden envolver a bacterias invasoras durante una infección, las ingieren y una vez que se encuentran en su interior las destruyen con enzimas digestivas. Recordemos que las enzimas son sustancias químicas que llevan a cabo las distintas funciones de las células. Luego de destruirlas, expulsan los restos de las bacterias al medio extracelular, o sea fuera de su cuerpo celular.
 
Los glóbulos blancos suelen fagocitar a bacterias, células de tejido muertas o dañadas, partículas de polvo, y otros cuerpos diminutos ajenos al organismo de la persona. Todo elemento ajeno al organismo de una persona se denomina antígeno. Se llama así, debido a que sus genes son distintos a los genes de la persona. Es por eso que siempre que un elemento que el organismo no reconoce genéticamente como propio, ingresa al cuerpo, el sistema inmunitario se activa inmediatamente para expulsarlo.

A continuación, se analizará detalladamente cada etapa del proceso de fagocitosis y se utilizará como ejemplo el caso de un neutrófilo (un tipo de glóbulo blanco) atacando a una bacteria invasora.
         
                              
1- El neutrófilo se acerca a la bacteria invasora: El neutrófilo es una célula perteneciente al sistema inmunitario del cuerpo, que durante una infección (invasión de bacterias en una parte del cuerpo) ataca a las bacterias invasoras y las destruye mediante el proceso de fagocitosis. Primero, el neutrófilo tiene que reconocer al elemento invasor y determinar que debe ser destruido.
  
Para encontrar a la bacteria, el neutrófilo debe reconocer a moléculas de sustancias que libera la bacteria invasora, como si fuesen pistas o rastros que deja la bacteria. El neutrófilo detecta a estas sustancias liberadas por la bacteria o por las células dañadas del tejido invadido y se dirige hacia donde la concentración de dichas sustancias es mayor, ya que allí es donde seguramente se encuentra la bacteria.

El neutrófilo se mueve entre las células que forman al tejido invadido (los tejidos son conjuntos de células que trabajan de forma coordinada y que forman parte de un órgano). Nada por el líquido intersticial (el líquido que rodea a las células del cuerpo) y llega hasta la zona donde la concentración de moléculas de la sustancia que secreta la bacteria invasora o la célula dañada es mayor. Es decir, que nada por el líquido intersticial hasta el lugar donde se encuentra la bacteria invasora, siguiendo a las pistas que vendrían a ser las moléculas que secreta la bacteria o la célula dañada por la bacteria. Este mecanismo de búsqueda que determina la dirección de movimiento de una célula en base a la concentración de una determinada sustancia se llama quimiotaxis. Para una mejor descripción del proceso de búsqueda de la bacteria por parte del neutrófilo leer: Ejemplo de proceso inflamatorio en un tejido infectado.
  
  
2- El neutrófilo se adhiere a la bacteria invasora: Para que el neutrófilo se adhiera a la bacteria, una parte de la membrana que recubre al neutrófilo se sujeta de la membrana que recubre a la bacteria (la bacteria también es una célula y por ello también tiene una membrana celular que la recubre). Para que la membrana del neutrófilo se pueda adherir a la membrana de la bacteria, el neutrófilo utiliza unas moléculas receptoras especiales que tiene en su superficie. Estos receptores están en la membrana del neutrófilo y tienen la capacidad de detectar y unirse a determinadas moléculas que se encuentran en la membrana de la bacteria. Las moléculas que se encuentran en la membrana de la bacteria se denominan opsoninas y no pertenecen a la bacteria, sino que se adhieren a ella cuando la bacteria invade al tejido. Ni bien ingresa la bacteria al cuerpo, las opsoninas se dirigen hacia ella y la recubren para que el neutrófilo pueda adherirse fácilmente a la membrana de la bacteria, ya que estas opsoninas son compatibles a los receptores que tiene el neutrófilo.

Sin las opsoninas, sería difícil para el neutrófilo la tarea de adherir su membrana a la membrana de la bacteria. Los receptores del neutrófilo reconocen a las opsoninas. Las opsoninas, en realidad no son más que anticuerpos (también conocidos con el nombre de inmunoglobulinas o de forma abreviada Ig) y moléculas del sistema del complemento (un sistema adicional que ayuda al sistema inmunitario a combatir a antígenos en mecanismos como la inflamación y la fagocitosis). Estas moléculas del sistema del complemento y los anticuerpos se llaman conjuntamente opsoninas y ayudan a los fagocitos a atrapar a los antígenos recubriéndolos primero para que la membrana del fagocito (como el neutrófilo) pueda adherirse a la membrana del antígeno (como en el caso de la bacteria de este ejemplo). Este proceso por el cual los anticuerpos y las moléculas del sistema del complemento se unen a un antígeno se denomina opsonización.
  
                                                    
3- La membrana del neutrófilo comienza a rodear a la bacteria invasora: Una vez atrapada la bacteria y adherida parte de su membrana a la membrana del neutrófilo, éste último comienza a expandir su citoplasma alrededor de la bacteria como si la estuviese abrazando, formando a su alrededor una especie de prolongaciones o patas que justamente se denominan pesudópodos (del griego pseudo que significa falso y podós que significa pie).
  
  
4- Ampliación de la zona donde el neutrófilo se adhiere a la bacteria: Aquí se ve una ampliación o imagen agrandada de la zona donde una parte de la membrana del neutrófilo se adhiere a una parte de la membrana de la bacteria. Se observa el proceso de opsonización mediante el cual los anticuerpos y moléculas del sistema del complemento (o sea las opsoninas) recubren a la bacteria para que los receptores del neutrófilo se puedan adherir a la bacteria a través de estas opsoninas a las que sí pueden unirse. Sin las opsoninas, sería muy difícil que la membrana del neutrófilo se pudiera unir a la membrana de la bacteria.

En ausencia de determinados anticuerpos (también llamados inmunoglobulinas) que pueden reconocer a tipos específicos de bacterias, la opsonización no es posible, el neutrófilo no puede adherirse a la bacteria, y por consiguiente no la puede fagocitar, así la bacteria continúa dañando al organismo.
   
                     
5- Ampliación de la zona donde el neutrófilo rodea a la bacteria: Aquí se ve una ampliación o imagen agrandada de la zona donde el neutrófilo comienza a rodear o abrazar a la bacteria expandiendo su citoplasma y formando pseudópodos (que son como dos protuberancias que se forman en el neutrófilo mientras abraza o rodea a la bacteria). Como se puede observar, el neutrófilo comienza a rodear o abrazar a la bacteria recubierta por opsoninas a través de la unión de los receptores de la membrana de neutrófilo con las opsoninas (anticuerpos y moléculas del sistema del complemento) que recubren a la bacteria.
   
  
6- La bacteria es ingerida por el neutrófilo: Una vez que la bacteria invasora está totalmente rodeada por la membrana del neutrófilo, la bacteria es absorbida y jalada al interior del neutrófilo.
  
      
7- La bacteria es envuelta dentro de una vesícula llamada fagosoma: La bacteria está totalmente dentro del citoplasma del neutrófilo (el citoplasma es la parte líquida de las células que se encuentra entre la membrana celular y el núcleo celular, y que contiene a todos los orgánulos de una célula). Una vez allí dentro, la bacteria es recubierta y aislada completamente del resto de los orgánulos de la célula, dentro de una bolsa o vesícula llamada fagosoma (término formado por la conjunción de las palabras griegas: fagein que significa comer, soma que significa cuerpo y conjuntamente fagosoma vendría a significar el cuerpo a ser comido). Recordemos que los orgánulos (también conocidos con el nombre de organelas) son los órganos funcionales de una célula.
    
                 
8- Orgánulos llamados lisosomas se acercan al fagosoma: Una vez que la bacteria está bien aprisionada dentro del fagosoma, unos orgánulos del neutrófilo llamados lisosomas se acercan al fagosoma. Los lisosomas contienen decenas de enzimas digestivas (alrededor de 50) que son capaces de degradar y destruir a bacterias invasoras, desechos de células, o incluso a células viejas del cuerpo que deben ser eliminadas y desechadas. Los lisosomas pueden considerarse como el sistema digestivo de la célula. Las enzimas digestivas de los lisosomas pueden romper proteínas, acidos nucleicos (ARN y ADN), carbohidratos y lípidos de bacterias invasoras fagocitadas, así como de células viejas del cuerpo fagocitadas que hay que eliminar. Las enzimas digestivas que contienen los lisosomas se llaman hidrolasas ácidas, ya que funcionan mejor en un entorno ácido, como el que hay en el interior de los lisosomas (a diferencia del resto del citoplasma de la célula que es más bien neutro, es decir ni ácido ni alcalino). Como ya se mencionó antes, las enzimas son las sustancias químicas responsables de realizar todas las funciones de las distintas células del cuerpo. Los nombres de las enzimas siempre tienen la terminación -asa.

El nombre lisosoma proviene de la conjunción de las palabras griegas lýsis que significa romper o partir en partes y soma que significa cuerpo.
  
          
9- Los lisosomas se adhieren al fagosoma y liberan enzimas digestivas: Los lisosomas se fusionan con el fagosoma y esta unión de los lisosomas con el fagosoma da como resultado a un fagolisosoma. Una vez formado el fagolisosoma a partir de la unión de lisosomas con el fagosoma, los lisosomas comienzan a secretar a enzimas especializadas que destruyen a la bacteria. En conjunto, las enzimas que contienen los lisosomas se denominan hidrolasas ácidas. Hasta el momento se conocen cerca de 50 tipos de hidrolasas ácidas. No todas ellas están presentes en todos los lisosomas. Se denominan hidrolasas ácidas porque funcionan únicamente en un ambiente ácido como el que hay en el interior de los lisosomas, contrariamente al ambiente casi neutro que abunda en el citoplasma de la célula (el citoplasma es la parte líquida de las células que se encuentra entre la membrana celular y el núcleo celular, y que contiene a todos los orgánulos de una célula).

Dentro de cada lisosoma hay varios tipos de hidrolasas ácidas, cada una capaz de degradar o destruir una parte específica del antígeno atrapado dentro del fagolisosoma. Recordemos que las células -y por ende las bacterias, ya que son células-, están compuestas por proteínas, carbohidratos, lípidos, ácidos ribonucleicos (como el ARN y el ADN) y otros compuestos químicos. Por ejemplo, las membranas que recubren a las células están compuestas por dos capas de lípidos (bicapas lipídicas), es por ello que hay enzimas dentro de los lisosomas, especializadas en la destrucción de lípidos, en otras palabras, enzimas que pueden romper a las membranas de las bacterias invasoras. Otras enzimas del lisosoma están encargadas de desintegrar a las proteínas que forman parte de la bacteria, otras a partes del núcleo de la bacteria, y la lista sigue. Cada tipo de hidrolasa ácida se encarga de destruir una determinada parte de la bacteria.
  
     
10- Las enzimas digestivas degradan y destruyen a la bacteria: Las enzimas digestivas (hidrolasas ácidas) comienzan a romper a distintas partes constitutivas de la bacteria hasta destruirla totalmente. El tamaño del fagolisosoma varía de acuerdo al tamaño del antígeno que contiene. El contenido fagocitado que se encuentra dentro del fagolisosoma puede ser una bacteria invasora, restos de una célula muerta del propio cuerpo o incluso células viejas del propio cuerpo que ya no están funcionando tan bien.
   
       
11- El fagolisosoma es dirigido hacia la membrana que recubre al neutrófilo: Una vez destruida la bacteria invasora, el fagolisosoma se dirige hacia la membrana del neutrófilo para expulsar a los restos de la bacteria.
 
           
12- Los restos de la bacteria destruida son expulsados (exocitosis): Los restos de la bacteria destruida son desechados al exterior del neutrófilo. Este proceso de expulsión de contenido al exterior de una célula se denomina exocitosis. La palabra exocitosis proviene de la conjunción de las palabras griegas exo que significa fuera, kytos que significa celda, célula o contenedor, y la terminación sis que se utiliza para denotar procesos. Esto significa que etimológicamente el término exocitosis se refiere al proceso de sacar fuera a células.
                          

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Fuentes de información:

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