¿Qué es un fagosoma?
Un fagosoma, también conocido como vesícula endocítica, es una vesícula formada como una invaginación de la membrana plasmática para englobar una partícula o microorganismo que entra a una célula y es fagocitado. La fagocitosis es el único método de alimentación de algunos protistas y también se usa con estos fines por algunos metazoarios inferiores.
En la mayoría de los animales, sin embargo, la función fagocítica de algunas células se mantiene, pero deja de tener una función alimenticia para transformarse en un mecanismo inespecífico de protección contra agentes patógenos, así como para la eliminación de células muertas o en senescencia.
El fagosoma, formado durante la fagocitosis, se va a fusionar luego a un lisosoma, para dar origen a un fagolisosoma. En este se produce la digestión del material ingerido. De esta manera, el organismo puede capturar y eliminar bacterias. No obstante, algunas son capaces de sobrevivir, e incluso prosperar dentro de los fagosomas.
Características del fagosoma
- Origen y formación. Se forma cuando una célula, generalmente una célula fagocítica, como un macrófago o un neutrófilo, engulle partículas extrañas como bacterias, virus u otros materiales celulares. Así, se forma una bolsa cerrada llamada fagosoma.
- Compartimentación. Está separado del citoplasma de la célula por una membrana, lo que ayuda a evitar que los materiales fagocitados entren en contacto directo con el citoplasma.
- Maduración y procesamiento. Después de formarse, el fagosoma comienza a madurar. Puede fusionarse con otras vesículas intracelulares, como los lisosomas, que contienen enzimas digestivas. Esta fusión permite que los contenidos del fagosoma sean degradados y procesados, descomponiendo las partículas fagocitadas en componentes más pequeños y eliminando los materiales no deseados.
- Degradación y antígenos. Degradan patógenos como bacterias y virus, y presentan antígenos para activar una respuesta inmunológica.
- Protección contra infecciones. Ayudan a proteger a la célula hospedadora contra infecciones al contener y degradar patógenos invasores. Las enzimas digestivas dentro de los fagosomas descomponen los patógenos en componentes no dañinos.
- Unión a proteínas. Tienen proteínas unidas a la membrana para reclutar y fusionarse con los lisosomas para formar fagolisosomas maduros.
Formación del fagosoma
La fagocitosis es un proceso secuencial que incluye varias etapas, como son: quimiotaxis, adhesión, endocitosis, formación del fagosoma, formación del fagolisosoma, acidificación del fagolisosoma, formación de metabolitos reactivos del oxígeno, activación de hidrolasas lisosomales, liberación del material digerido, formación del cuerpo residual y por último, exocitosis.
Endocitosis y fagosoma
La endocitosis es el mecanismo por el cual las partículas o microorganismos pasan del exterior al interior de las células. Este proceso puede optimizarse por la opsonización de las partículas, y generalmente ocurre a través de receptores localizados en regiones de la membrana revestidas por clatrina.
El proceso comprende la invaginación de la membrana plasmática, dando origen a la vacuola fagocítica. La adhesión de las partículas o microorganismos a la membrana origina la polimerización de actina y también la formación de pseudópodos. Estos pseudópodos rodean el material a ser ingerido y se fusionan detrás de este.
Durante este proceso, es importante la participación de varias proteínas, como la quinasa C, la fosfoinositida 3-quinasa y la fosfolipasa C. Cuando la invaginación se cierra, se forma una vesícula o fagosoma, que se separa de la membrana y deriva hacia el interior de la célula.
Fagolisosoma
Poco después de la formación del fagosoma ocurre la despolimerización de la actina F, que en un principio queda asociada al fagosoma. La membrana de esta célula se hace accesible a los endosomas tempranos.
Luego, el fagosoma se mueve a lo largo de los microtúbulos del citoesqueleto, mientras pasa por una serie de eventos de fusión y de fisión, en los que intervienen diversas proteínas, como las anexinas y las GTPasas rap7, rap5 y rap1.
Estos eventos hacen que la membrana del fagosoma y su contenido maduren y puedan fusionarse con endosomas tardíos, y posteriormente con lisosomas, para formar el fagolisosoma.
La velocidad en que se fusionan fagosoma y lisosoma depende de la naturaleza de la partícula ingerida, pero generalmente tardan 30 minutos en hacerlo. Esa fusión no necesariamente requiere que las membranas se junten por completo para que se forme el fagolisosoma.
En algunos casos, la unión entre el fagosoma y el lisosoma se logra a través de puentes acuosos estrechos. Estos puentes solo permiten el intercambio limitado del contenido de ambas estructuras.
Cuerpo residual
Una vez ocurrida la hidrólisis de la partícula o del microorganismo, las moléculas resultantes son liberadas al citosol de la célula y el material de desecho queda contenido en el interior de la vesícula, que se convierte en un cuerpo residual.
Posteriormente, ese material de desecho es liberado al exterior de la célula mediante un procedimiento denominado exocitosis.
Funciones del fagosoma
- Eliminación de patógenos. Los fagosomas conocidos como macrófagos y neutrófilos se denominan fagocitos profesionales, y son las células encargadas en mayor parte de la captura y también de la eliminación de patógenos. Estos dos tipos de células poseen diferentes métodos para degradar a las bacterias. Los neutrófilos producen oxígeno tóxico, así como derivados del cloro para eliminar las bacterias, además de emplear también proteasas y péptidos antimicrobianos. Los macrófagos, por su parte, dependen más de la acidificación de los fagolisosomas, así como del uso de enzimas proteolíticas y glucolíticas para destruir los patógenos.
- Inflamación. El proceso de formación de fagosomas está relacionado con procesos de inflamación a través de moléculas de señalización comunes. La PI-3 quinasa y la fosfolipasa C, por ejemplo, participan en la formación de los fagosomas y además son componentes importantes de la respuesta inmune innata. Estas proteínas inducen la producción de citoquinas proinflamatorias en un proceso estrictamente regulado y cuya respuesta inflamatoria va a depender del tipo de partícula que se encuentra englobada dentro del fagosoma.
- Presentación de antígenos. Las células dendríticas inmaduras son capaces de realizar el proceso de fagocitosis de elementos patógenos. Los fagosomas de estas células solo degradan parcialmente los patógenos fagocitados. Producto de esta degradación parcial resultan fragmentos proteicos de tamaño adecuado para el reconocimiento bacteriano específico. Estos fragmentos son dirigidos al complejo mayor de histocompatibilidad y se emplean para activar células T para la respuesta inmune.
- Nutrición. Muchos protistas emplean la fagocitosis como mecanismo de alimentación. Incluso, en algunos casos, este es su único mecanismo de obtención de nutrientes. En estos casos, el tiempo transcurrido entre engullir la partícula alimenticia y digerirla dentro del fagosoma es mucho menor que el empleado por los fagocitos profesionales.
- Eliminación celular. Los fagosomas se encargan de la eliminación de células viejas y apoptóticas como mecanismo para lograr la homeostasis tisular. Por ejemplo, los glóbulos rojos poseen una de las tasas de rotación más altas en el cuerpo. Así, los eritrocitos envejecidos son fagocitados por los macrófagos ubicados en el hígado y en el bazo.
Referencias
- G. Karp. Cell and molecular biology. Concepts and experiments. 5th Edition. John Wiley & Sons, Inc.
- S.L. Wolfe. Biología de la célula. Ediciones Omega, S.A.
- Phagosome. Recuperado de en.wilipedia.org.
- Fagosoma: ¿Qué es? Formación, Estructura, Función, Proceso de Maduración y Manipulación Bacteriana. Recuperado de arribasalud.com.