5.15: Phagozytose

Zellen ziehen Partikel nach innen und umschließen sie in kugelförmigen Vesikeln in einem energieaufwändigen Prozess, der Endozytose genannt wird. Die Phagozytose ist eine von drei Hauptarten der Endozytose. Zellen nutzen die Phagozytose, um große Objekte wie andere Zellen (oder deren Bruchstücke), Bakterien und sogar Viren aufzunehmen.

Das Ziel der Phagozytose ist oft die Zerstörung. Zellen nutzen die Phagozytose, um ungebetene Eindringlinge, wie z.B. Krankheitserreger (z.B. Viren und Bakterien), zu eliminieren. Es ist vielleicht nicht überraschend, dass viele Zellen des Immunsystems die Phagozytose nutzen, um Krankheitserreger oder infizierte Wirtszellen zu zerstören. Beispiele hierfür sind Neutrophile, Makrophagen und Monozyten. Zusätzlich zu den Zellen des Immunsystems nutzen Amöben, Algen und andere Einzeller die Phagozytose zur Nahrungsaufnahme.

Die Phagozytose beginnt, wenn ein Partikel (z.B. ein Virus) mit der umschließenden Zelle, des sogenannten Phagozyten, in Kontakt kommt. Manchmal ist dies eine zufällige Begegnung. Andere Male folgt der Phagozyt einem chemischen Signal zu dem Partikel, in einem Prozess der Chemotaxis genannt wird. Die Phagozyten binden sich schließlich durch Rezeptoren auf der Zelloberfläche an das Partikel oder die Zelle. Verschiedene Arten von Phagozyten verwenden unterschiedliche Rezeptoren für die Phagozytose. Diese Rezeptoren können allgemein wirken, also auf eine Vielzahl von Stimuli reagieren oder auch spezifisch sein.

Der Phagozyt beginnt das an seiner Oberfläche gebundene Partikel zu umhüllen und schließt es dann durch mit Hilfe von wachsenden Erweiterungen seines Zytoplasmas, den Pseudopodien, ein. Die Pseudopodien umgeben das Partikel bis es vollständig umhüllt ist und vom Zytoplasma abgeklemmt ist. Das Partikel und das umschließende Vesikel bilden zusammen ein Phagosom.

Das Phagosom verschmilzt dann mit einem Lysosom und bildet ein Phagolysosom. Das Lysosom ist ein kugelförmiges zytoplasmisches Organell, das in einem stark sauren Milieu zelluläre Abfälle verarbeitet. Durch die Verschmelzung von Phagosom und Lysosom kommen die eingeschlossenen Partikel mit abbauenden Enzymen in Kontakt. Diese neutralisieren oder eliminieren die aufgenommenen Partikel. Abschließend bildet das Phagolysosom einen abfallhaltigen Restkörper, der aus der Zelle freigesetzt wird.

Eine Art von Endozytose, Phagozytose oder Zellessen tritt auf, wenn Rezeptoren auf der Zelloberfläche auf ein einzunehmendes Partikel treffen. Die Zelle erweitert dann eine Projektion, die als Pseudopod bezeichnet wird. Bei Säugetieren ist das Objekt oft ein eindringender Mikroorganismus oder Zelltrümmer aus geschädigtem Gewebe. Das Pseudopod umgibt den Gegenstand und die Membranen verschmelzen miteinander, wodurch eine Vakuole mit den darin eingeschlossenen Partikeln entsteht. Schließlich verschmilzt die Vakuole wieder, diesmal mit einem Lysosom, das voll von Enzymen ist, die bereit sind, seine Mahlzeit zu verdauen.