Вомоцитоз

Вомоцитоз (иногда называемый нелитическим изгнанием ) — это клеточный процесс, при котором фагоциты выталкивают живые организмы, которые они поглотили, не разрушая организм. Вомоцитоз — один из многих методов, используемых клетками для выталкивания внутренних материалов во внешнюю среду, однако он отличается тем, что и поглощенный организм, и клетка-хозяин остаются неповрежденными при изгнании. Поскольку поглощенные организмы высвобождаются, не будучи уничтоженными, была выдвинута гипотеза, что вомоцитоз используется патогенами в качестве механизма побега от иммунной системы . Точные механизмы, а также репертуар клеток, которые используют этот механизм, в настоящее время неизвестны, однако интерес к этому уникальному клеточному процессу стимулирует продолжение исследований в надежде прояснить эти неизвестные моменты.

Вомоцитоз был впервые описан в 2006 году ^{[1] [2]} двумя группами, работавшими одновременно в Великобритании и США, на основе покадровой микроскопической съемки, характеризующей взаимодействие макрофагов и патогенного грибка человека Cryptococcus neoformans . Впоследствии этот процесс также наблюдался у других патогенных грибков, таких как Candida albicans ^[3] и Candida krusei ^[4] . Также предполагалось ^[5] , что этот процесс может быть связан с изгнанием бактериальных патогенов, таких как Mycobacterium marinum ^[6], из клеток-хозяев. Вомоцитоз наблюдался в фагоцитарных клетках мышей, людей и птиц ^[7] , а также непосредственно наблюдался у данио-рерио ^[8] и косвенно обнаруживался (с помощью проточной цитометрии ) у мышей. ^[9] Амебы демонстрируют процесс, аналогичный вомоцитозу, при котором фагосомальный материал, который не может быть переварен, подвергается экзоцитозу. Криптококки экзоцитозируются из амеб посредством этого механизма, но ингибирование конститутивного пути показало, что криптококки также могут быть изгнаны посредством рвотного калового пузыря. ^[10]

Полное понимание механизмов, вовлеченных в вомоцитоз, в настоящее время неизвестно, однако прогресс в исследованиях привел к начальным механистическим описаниям и важным шагам, вовлеченным в процесс. Исследования показали, что вомоцитоз не происходит, когда патогены мертвы или когда поглощенные материалы неживые, что указывает на то, что выживание фагосомального груза может иметь решающее значение для запуска или усиления вомоцитоза. ^{[11] [12]} Кроме того, фагосомальный pH может играть важную роль в эффективности вомоцитоза, поскольку исследования продемонстрировали, что скорость вомоцитоза падает, когда фагоциты становятся более кислыми, а вомоцитоз увеличивается за счет добавления слабых оснований к фагоцитам. ^{[11] [12]} Состав мембраны и клеточное состояние участвуют в вомоцитозе, поскольку было показано, что вомоцитоз уменьшается с проницаемостью мембраны и увеличением состояний аутофагии . ^[11] Кроме того, известно, что воспалительные сигналы, такие как интерфероны I типа , которые вырабатываются в ответ на вирусные инфекции , усиливают фомоцитоз. ^{[12] [13] [14]} Влияние этих описанных сил на индукцию фомоцитоза все еще изучается, и вполне вероятно, что они изменчивы в зависимости от других неизвестных внешних и внутренних факторов.

Как и при стандартном экзоцитозе, перестройки актинового цитоскелета внутри клетки-хозяина имеют решающее значение для возникновения вомоцитоза. ^[15] В отличие от стандартного экзоцитоза, поглощенный патоген не лизируется внутренними компонентами клетки-хозяина, а везикула приближается к клеточной мембране, где она может слиться и высвободить патогенный груз. ^[11] Аннексин А2 , связанный с мембраной белок, помогает регулировать вомоцитоз и способствовать слиянию везикул с плазматическими мембранами. ^{[11] [12]} В линиях клеток с дефицитом аннексина А2 скорость вомоцитоза была снижена. ^[11] Кроме того, скрининг ингибиторов макрофагальной киназы выявил сигнальные пути, связанные с вомоцитозом. ^{[16] Было показано, что} ERK5 , участвующий в сигнальном пути MAPK , который передает поверхностные сигналы клеточной ДНК, подавляет вомоцитоз. ^[16] Дополнительные сигнальные пути, участвующие в вомоцитозе, еще предстоит определить. Кроме того, были задокументированы различные морфологии вомоцитоза ^[17] , и возможно, что лежащий в их основе клеточный механизм может различаться.

Исследования были посвящены пониманию механизмов и важности вомоцитоза, поскольку предполагается, что он связан со многими значимыми биологическими процессами. Вомоцитоз играет роль в латеральном переносе, процессе, посредством которого клетки переносят поглощенный груз в соседнюю клетку-реципиент, поскольку исходные клетки выталкивают свой груз неповрежденным, чтобы он мог быть захвачен клетками-реципиентами. ^[11] Кроме того, предполагается, что вомоцитоз используется патогенами в качестве механизма побега, поскольку он позволяет им избегать деградации макрофагами. ^{[11] [12]} Поскольку во время вомоцитоза нет повреждения клеток-хозяев или патогенов, иммунная система не срабатывает, что допускает дальнейшее потенциальное уклонение от хозяев. Необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, инициируется ли вомоцитоз поглощенными патогенами для этой цели или клетками-хозяевами, и это просто непреднамеренная выгода для патогенов. Дополнительная гипотеза заключается в том, что вомоцитоз может усиливать патогенез или распространение патогена, поскольку они поглощаются макрофагами и затем выбрасываются в места, которые потенциально могут отличаться от места острой инфекции. ^[11] Улучшение нашего понимания взаимодействий хозяина и патогена прояснит наше понимание роли вомоцитоза в прогрессировании инфекции. Наконец, вомоцитоз был вовлечен в реакцию опухоли, поскольку предполагается, что ассоциированные с опухолью макрофаги (TAM) способны модулировать микроокружение опухоли (TME) посредством вомоцитоза. ^[18] Лучшее понимание механизмов индукции и регуляции вомоцитоза расширит наши знания о взаимодействиях хозяина и патогена и хозяина с самим собой, что позволит нам улучшить нашу способность реагировать на инфекции и опухоли.