Phagozytose ist ein Eckpfeiler der angeborenen Immunität. Spezialisierte weiße Blutkörperchen, sogenannte Phagozyten, verschlucken und zerstören partikuläre Bedrohungen — Bakterien, Pilze, abgestorbene Zellen, Trümmer und Immunkomplexe — und schützen den Körper vor Infektionen sowie beseitigen zelluläre Abfälle.
Wichtige Phagozyten
- Neutrophile (PMNs): Ersteintreffende innerhalb von Minuten bis Stunden. Kurzlebig, aber hochwirksam, setzen einen oxidativen Burst ein, um Mikroben zu töten.
- Makrophagen: Gewebe-residente Zellen, die von Monozyten abstammen. Länger lebendig, phagozytieren, präsentieren Antigene, sezernieren Zytokine und unterstützen Gewebereparatur.
- Monozyten: Zirkulierende Vorläufer, die in Gewebe migrieren und sich zu Makrophagen differenzieren.
- Dendritische Zellen: Spezialisiert auf Antigenerfassung und -präsentation an T-Zellen, verbinden angeborene und adaptive Immunität.
Schritte der Phagozytose
- Erkennung & Opsonisierung
- Mustererkennungsrezeptoren (PRRs wie TLRs, NLRs, CLRs) detektieren pathogen-assoziierte molekulare Muster (PAMPs) wie bakterielles LPS, Peptidoglykan oder pilzlicher β-Glukan.
- Opsonine verbessern die Bindung: IgG (über Fcγ-Rezeptoren), Komplementfragmente C3b/iC3b (über CR1/CR3), Collectine und Pentraxine.
- Verschlucken
- Rezeptor-Ligand-Bindung löst aktin-getriebene Membranausstülpung aus, die einen phagozytären Becher bildet, der sich um das Ziel schließt und ein membranumgebenes Phagosom schafft.
- FcγR- und Komplementrezeptorsignalgebung initiieren unterschiedliche zytoskelettale Umbauten.
- Phagosom-Reifung & Phagolysosombildung
- Das Phagosom fusioniert sequenziell mit frühen Endosomen, späten Endosomen und Lysosomen.
- Versauerung durch v-ATPase-Pumpen senkt pH auf ~4,5–5,0.
- Hydrolytische Enzyme und antimikrobielle Effektoren werden geliefert.
- Tötung & Verdauung (zwei parallele Wege)
- Sauerstoffabhängig (respiratorischer Burst): NADPH-Oxidase (NOX2) generiert Superoxid (O₂•⁻), das zu H₂O₂ umgewandelt wird, dann über Myeloperoxidase zu Hypochlorsäure (HOCl), plus Hydroxylradikalen (•OH) und HOBr. Diese Oxidantien zerstören Proteine, Lipide und DNA.
- Sauerstoffunabhängig: Proteasen (Kathepsine, Elastase), Lysozym, Defensine, bakterizid-permeabilitätserhöhendes Protein (BPI), Laktoferrin, niedriger pH und Nährstoffentzug.
- Auflösung
- Unverdauliches Material bildet einen Restkörper, der durch Exozytose ausgeschieden oder in Lysosomen gespeichert wird.
- Antigenverarbeitung: Peptide laden auf MHC II für CD4+ T-Zell-Aktivierung (Makrophagen, dendritische Zellen).
- Neutrophile können NETosis durchlaufen — Ausstoßen von Chromatin, gespickt mit antimikrobiellen Proteinen, als Neutrophilenzellfallen (NETs), um Erreger extrazellulär zu fangen und zu töten.
Klinische Relevanz
- Chronische Granulomatose (CGD): NOX2-Defekt führt zu rezidivierenden katalase-positiven Infektionen und Granulombildung.
- Chediak-Higashi-Syndrom: Vesikeltransport-Defekt verursacht riesige Granula und beeinträchtigte Tötung.
- Leukozyten-Adhäsionsdefizit (LAD): Integrin-Defekt beeinträchtigt Rekrutierung zu Infektionsherden.
- Erreger-Evasion: Kapseln hemmen Opsonisierung; intrazelluläre Erreger (Mycobacterium, Listeria) überleben in Phagozyten; einige Bakterien sezernieren Toxine, die Phagozyten töten.
Bedeutung
Phagozytose ist die erste Linie der zellulären Abwehr gegen Invasion. Sie beseitigt nicht nur sofort Pathogene, sondern verarbeitet Antigene zur Präsentation und überbrückt so angeborene und adaptive Immunität. Das Verständnis ihrer Mechanismen beleuchtet sowohl die Wirtsabwehr als auch die Strategien, die Pathogene verwenden, um sie zu unterlaufen.
