ฟาโกไซโทซิส (จากภาษากรีกโบราณ φαγεῖν (phagein) ' กิน'และκύτος (kytos) ' เซลล์' ) คือกระบวนการที่เซลล์ใช้เยื่อหุ้มเซลล์ในการกลืนกินอนุภาคขนาดใหญ่ (≥ 0.5 ไมโครเมตร) ทำให้เกิดช่องภายในที่เรียกว่าฟาโกโซม เป็นกระบวนการ เอนโดไซโทซิสชนิดหนึ่งเซลล์ที่ทำการฟาโกไซโทซิสเรียกว่าฟาโกไซต์

ในระบบภูมิคุ้มกันของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ ฟาโกไซโทซิสเป็นกลไกหลักที่ใช้ในการกำจัดเชื้อโรคและเศษเซลล์ สารที่ถูกกลืนเข้าไปจะถูกย่อยในฟาโกโซม แบคทีเรีย เซลล์เนื้อเยื่อที่ตายแล้ว และอนุภาคแร่ขนาดเล็ก ล้วนเป็นตัวอย่างของวัตถุที่อาจถูกฟาโกไซโทซิส กลืนกิน โปร โตซัว บางชนิด ใช้ฟาโกไซโทซิสเป็นวิธีการในการรับสารอาหาร เซลล์หลักสองเซลล์ที่ทำหน้าที่นี้คือ แมโครฟาจและนิวโทรฟิลของระบบภูมิคุ้มกัน

ในกรณีที่ใช้ฟาโกไซโตซิสเป็นวิธีการให้อาหารและให้สารอาหารแก่สิ่งมีชีวิตบางส่วนหรือทั้งหมด จะเรียกว่าฟาโกโทรฟีและแตกต่างจากออสโมโทรฟีซึ่งเป็นการได้รับสารอาหารโดยการดูดซึม^{[ 1 ]}

ประวัติศาสตร์ของฟาโกไซ โทซิส แสดงถึงการวางรากฐานทางวิทยาศาสตร์ของภูมิคุ้มกันวิทยา เนื่องจากกระบวนการนี้เป็นกลไกการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันแรกที่ถูกค้นพบและเข้าใจ^{[ 2 ] [ 3 ]}บันทึกที่ชัดเจนที่สุดเกี่ยวกับการกินเซลล์นั้นมาจากนักวิทยาศาสตร์ชาวสวิสAlbert von Köllikerในปี 1849 ^{[ 4 ]}ในรายงานของเขาในZeitschrift für Wissenschaftliche Zoologie นั้น Kölliker ได้อธิบายกระบวนการกินอาหารของสาหร่ายคล้ายอะมีบาActinophyrys sol (เฮลิโอโซแอน ) โดยกล่าวถึงรายละเอียดว่าโปรติสต์กลืนกินสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก (กระบวนการนี้ปัจจุบันเรียกว่าเอนโดไซโทซิส) ซึ่งเขาตั้งชื่อว่าอินฟูโซเรีย (ชื่อสามัญของจุลินทรีย์ในขณะนั้น) ^{[ 5 ]}

การสาธิตครั้งแรกของฟาโกไซโตซิสในฐานะคุณสมบัติของเม็ดเลือดขาว ซึ่งเป็นเซลล์ภูมิคุ้มกัน มาจากนักสัตววิทยาชาวเยอรมันErnst Haeckel [ ^{6 ] [ 7 ] Haeckel}ค้นพบว่าเซลล์เม็ดเลือดของทากทะเลTethysสามารถกลืนกิน อนุภาค หมึกอินเดีย (หรืออินดิโก^{[ 8 ]} ) ได้ นี่เป็นหลักฐานโดยตรงครั้งแรกของฟาโกไซโตซิสโดยเซลล์ภูมิคุ้มกัน^{[ 6 ] [ 8 ]} Haeckel รายงานการทดลองของเขาในเอกสารวิจัยปี 1862 ชื่อDie Radiolarien (Rhizopoda Radiaria): Eine Monographie ^{[ 9 ]}

แพทย์ชาวแคนาดา William Osler (1876) ^{[ 10 ]}เป็นผู้บันทึกการกลืนกินของเซลล์ (Phagocytosis) [ 11 ] และต่อมาÉlie Metchnikoff (1880, 1883) เป็นผู้ศึกษาและตั้งชื่อกระบวนการนี้ ^{[ 11 ]}

ฟาโกไซโทซิสเป็นกลไกหลักอย่างหนึ่งของ การป้องกัน ภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดเป็นกระบวนการแรกๆ ที่ตอบสนองต่อการติดเชื้อและยังเป็นหนึ่งในสาขาเริ่มต้นของ การตอบสนอง ภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวแม้ว่าเซลล์ส่วนใหญ่จะสามารถทำฟาโกไซโทซิสได้ แต่เซลล์บางชนิดก็ทำฟาโกไซโทซิสเป็นส่วนหนึ่งของหน้าที่หลัก เซลล์เหล่านี้เรียกว่า 'ฟาโกไซต์มืออาชีพ' ฟาโกไซโทซิสมีมานานแล้วในแง่ของวิวัฒนาการ โดยมีอยู่ในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังด้วย^{[ 12 ]}

นิวโทรฟิลแมโคร ฟา จโมโนไซต์เซลล์เดนไดรติก ออสทีโอคลาสต์และอีโอซิโนฟิลสามารถจัดเป็นฟาโกไซต์มืออาชีพได้^{[ 11 ]}สามชนิดแรกมีบทบาทสำคัญที่สุดในการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันต่อการติดเชื้อส่วนใหญ่^{[ 12 ]}

บทบาทของนิวโทรฟิลคือการลาดตระเวนในกระแสเลือดและการเคลื่อนย้ายอย่างรวดเร็วไปยังเนื้อเยื่อจำนวนมากเฉพาะในกรณีที่มีการติดเชื้อ^{[ 12 ]}ที่นั่นพวกมันมีผลในการฆ่าเชื้อจุลินทรีย์โดยตรงโดยการกลืนกิน หลังจากกลืนกินแล้ว นิวโทรฟิลจะมีประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อโรคภายในเซลล์ นิวโทรฟิลกลืนกินโดยส่วนใหญ่ผ่านทางตัวรับ Fcγ และตัวรับคอมพลีเมนต์ 1 และ 3 ผลการฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ของนิวโทรฟิลเกิดจากโมเลกุลจำนวนมากที่มีอยู่ในแกรนูลที่เตรียมไว้ล่วงหน้า เอนไซม์และโมเลกุลอื่นๆ ที่เตรียมไว้ในแกรนูลเหล่านี้ ได้แก่ โปรตีเอส เช่นคอลลาเจเน ส เจ ลาติเนสหรือเซรินโปรตี เอส ไม อี โลเปอร์ออกซิเดส แลคโตเฟอร์ริน และโปรตีนต้านเชื้อแบคทีเรีย การปลดปล่อยแกร นูลเหล่านี้ลงในฟาโกโซม พร้อมกับการผลิตอนุมูลอิสระออกซิเจนในปริมาณ สูง (การระเบิดออกซิเดชัน)มีฤทธิ์ฆ่าเชื้อจุลินทรีย์สูง^{[ 13 ]}

โมโนไซต์และแมโครฟาจที่เจริญเติบโตจากโมโนไซต์จะออกจากระบบไหลเวียนโลหิตเพื่ออพยพผ่านเนื้อเยื่อ ที่นั่นพวกมันจะเป็นเซลล์ประจำถิ่นและสร้างกำแพงพักตัว^{[ 12 ]}แมโครฟาจเริ่มต้นกระบวนการฟาโกไซโทซิสโดยใช้ตัวรับแมนโนสตัวรับสแกนเวนเจอร์ตัวรับ Fcγและตัวรับคอมพลีเมนต์ 1, 3 และ 4 แมโครฟาจมีอายุยืนยาวและสามารถดำเนินการฟาโกไซโทซิ สต่อไปได้โดยการสร้างไลโซโซมใหม่^{[ 12 ] [ 14 ]}

เซลล์เดนไดรติกยังอาศัยอยู่ในเนื้อเยื่อและกลืนกินเชื้อโรคโดยกระบวนการฟาโกไซโทซิส บทบาทของพวกมันไม่ใช่การฆ่าหรือกำจัดจุลินทรีย์ แต่เป็นการย่อยสลายจุลินทรีย์เพื่อนำเสนอแอนติเจนให้กับเซลล์ของระบบภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว^{[ 12 ]}

ตัวรับสำหรับฟาโกไซโตซิสสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทตามโมเลกุลที่รู้จัก ประเภทแรกคือตัวรับออปโซนิก ซึ่งขึ้นอยู่กับออปโซนิน [ ^{15 ] ใน}บรรดาตัวรับเหล่านี้ ได้แก่ ตัวรับที่รู้จักส่วน Fc ของแอนติบอดีIgG ที่จับอยู่ คอมพลีเมนต์ ที่สะสม หรือตัวรับที่รู้จักออปโซนินอื่นๆ ที่มีต้นกำเนิดจากเซลล์หรือพลาสมา ตัวรับที่ไม่ใช่ออปโซนิก ได้แก่ ตัวรับชนิดเลคติ น ตัวรับ เดกตินหรือตัวรับสแกนเจอร์ เส้นทางฟาโกไซโตซิสบางเส้นทางต้องการสัญญาณที่สองจากตัวรับการจดจำรูปแบบ (PRRs) ที่ถูกกระตุ้นโดยการยึดติดกับรูปแบบโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับเชื้อโรค (PAMPS) ซึ่งนำไปสู่การกระตุ้นNF-κB ^{[ 11 ]}

ตัวรับ Fcγ จดจำเป้าหมายที่เคลือบด้วย IgG ส่วนที่ถูกจดจำหลักคือส่วน Fcโมเลกุลของตัวรับประกอบด้วยโดเมน ITAM ภายในเซลล์ หรือเชื่อมโยงกับโมเลกุลอะแดปเตอร์ที่มี ITAM โดเมน ITAM ทำหน้าที่ส่งสัญญาณจากพื้นผิวของฟาโกไซต์ไปยังนิวเคลียส ตัวอย่างเช่น ตัวรับที่กระตุ้นการทำงานของแมโครฟาจในมนุษย์ ได้แก่FcγRI , FcγRIIAและFcγRIII ^{[ 14 ]} ฟาโกไซโตซิ สที่เกิดจากการทำงานของตัวรับ Fcγ ประกอบด้วยการสร้างส่วนยื่นของเซลล์ที่เรียกว่า 'ถ้วยฟาโกไซติก' และกระตุ้นการระเบิดออกซิเดชันในนิวโทรฟิล^{[ 13 ]}

ตัวรับเหล่านี้จดจำเป้าหมายที่เคลือบด้วยC3b , C4bและ C3bi จากคอมพลีเมนต์ในพลาสมา โดเมนภายนอกเซลล์ของตัวรับประกอบด้วยโดเมนจับคอมพลีเมนต์คล้ายเลคติน การจดจำโดยตัวรับคอมพลีเมนต์ไม่เพียงพอที่จะทำให้เกิดการนำเข้าสู่เซลล์โดยปราศจากสัญญาณเพิ่มเติม ในแมโครฟาจCR1 , CR3และ CR4 มีหน้าที่ในการจดจำเป้าหมาย เป้าหมายที่เคลือบด้วยคอมพลีเมนต์จะถูกนำเข้าสู่เซลล์โดยการ 'จม' ลงไปในเยื่อหุ้มฟาโกไซต์โดยไม่มีส่วนยื่นใดๆ^{[ 14 ]}

แมนโนสและน้ำตาลที่เกี่ยวข้องกับเชื้อโรคอื่นๆ เช่นฟูโคสจะถูกจดจำโดยตัวรับแมนโนส โดเมนคล้ายเลคตินแปดโดเมนก่อตัวเป็นส่วนนอกเซลล์ของตัวรับ การกลืนกินที่เกิดจากตัวรับแมนโนสมีกลไกโมเลกุลที่แตกต่างจากฟาโกไซโตซิสที่เกิดจากตัวรับ Fcγ หรือตัวรับคอมพลีเมนต์^{[ 14 ]}

การกลืนกินวัสดุได้รับการอำนวยความสะดวกโดยระบบหดตัวของแอคติน-ไมโอซิน ฟาโกโซมเป็นออร์แกเนลล์ที่เกิดขึ้นจากการกลืนกินวัสดุ จากนั้นมันจะเคลื่อนไปยังเซนโทรโซมของฟาโกไซต์และรวมเข้ากับไลโซโซมก่อตัวเป็นฟาโกลัยโซโซมและนำไปสู่การย่อยสลาย ฟาโกลัยโซโซมจะค่อยๆ มีสภาพเป็นกรดมากขึ้น ทำให้เอนไซม์ย่อยสลายทำงาน^{[ 11 ] [ 16 ]}

การเสื่อมสภาพอาจเกิดขึ้นได้โดยขึ้นอยู่กับออกซิเจนหรือไม่ขึ้นอยู่กับออกซิเจนก็ได้

• การย่อยสลายที่ขึ้นอยู่กับออกซิเจนขึ้นอยู่กับNADPHและการผลิตสารออกซิเจนที่ออกฤทธิ์ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และไมอีโลเปอร์ออกซิเดสจะกระตุ้นระบบฮาโลเจนเนชัน ซึ่งนำไปสู่การสร้างไฮโปคลอไรต์และการทำลายแบคทีเรีย^{[ 17 ]}
• การย่อยสลายที่ไม่ขึ้นกับออกซิเจนขึ้นอยู่กับการปล่อยเม็ดที่มีเอนไซม์ เช่นไลโซไซม์โปรตีนเพิ่มการซึมผ่านที่ฆ่าเชื้อแบคทีเรียโปรตีนเบสหลักและโปรตีนประจุบวก เช่นดีเฟนซินนอกจากนี้ยังมีเปปไทด์ต้านจุลชีพอื่นๆ อยู่ในเม็ดเหล่านี้ รวมถึงแลคโตเฟอร์รินซึ่งดักจับธาตุเหล็กเพื่อสร้างสภาวะที่ไม่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย เอนไซม์อื่นๆ เช่น ไฮยาลูโรนิเดส ไลเปส คอลลาเจเนส อีลาสตาส ไรโบนิวคลีเอส และดีออกซีไรโบนิวคลีเอส ก็มีบทบาทสำคัญในการป้องกันการแพร่กระจายของการติดเชื้อและการย่อยสลายโมเลกุลชีวภาพที่จำเป็นของจุลินทรีย์ซึ่งนำไปสู่การตายของเซลล์^{[ 13 ] [ 14 ]}

เม็ดเลือดขาวสร้างไฮโดรเจนไซยาไนด์ระหว่างการกลืนกิน และสามารถฆ่าแบคทีเรียเชื้อราและเชื้อโรคอื่นๆ ได้โดยการสร้างสารเคมีที่เป็นพิษอื่นๆ อีกหลายชนิด^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]}

แบคทีเรียบางชนิด เช่นTreponema pallidum , Escherichia coliและStaphylococcus aureusสามารถหลีกเลี่ยงการถูกฟาโกไซโตซิสได้ด้วยกลไกหลายอย่าง

หลังจากเกิดอะพอพโทซิส เซลล์ที่กำลังจะตายจะต้องถูกดูดซึมเข้าไปในเนื้อเยื่อรอบข้างโดยแมโครฟาจในกระบวนการที่เรียกว่าเอฟเฟอโรไซโทซิสหนึ่งในลักษณะเฉพาะของเซลล์ที่เกิดอะพอพโทซิสคือการแสดงโมเลกุลภายในเซลล์ที่หลากหลายบนพื้นผิวเซลล์ เช่นแคลเรติคู ลิ น ฟอ สฟาติดิลเซอรีน (จากชั้นในของเยื่อหุ้มพลาสมา) แอนเน็กซิ นA1 LDLที่ถูกออกซิไดซ์และไกลแคน ที่เปลี่ยนแปลงไป ^{[ 21 ]} โมเลกุลเหล่านี้ได้รับการจดจำโดยตัวรับบนพื้นผิวเซลล์ของแมโครฟาจ เช่น ตัวรับฟอสฟาติดิลเซอรี นหรือโดยตัวรับที่ละลายได้ (ลอยตัวอิสระ) เช่น ธรอมโบสปอนดิน 1 GAS6 และMFGE8ซึ่งตัวรับเหล่านี้จะจับกับตัวรับอื่นๆ บนแมโครฟาจ เช่นCD36และอัลฟา-วี เบตา-3 อินทิกริน ความบกพร่องในการกำจัดเซลล์อะพอพโทซิสมักเกี่ยวข้องกับการทำงานของฟาโกไซโทซิสของแมโครฟาจที่บกพร่อง การสะสมของเศษเซลล์อะพอพโทซิสมักก่อให้เกิดโรคภูมิต้านตนเอง ดังนั้นการเพิ่มประสิทธิภาพทางเภสัชวิทยาของฟาโกไซโทซิสจึงมีศักยภาพทางการแพทย์ในการรักษาโรคภูมิต้านตนเองบางรูปแบบ^{[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]}

โพรติสต์หลาย ชนิดใช้กระบวนการฟาโก ไซโทซิส เป็นวิธีการในการหาอาหาร จึงจัดเป็นกระบวนการฟาโกโทรฟี

• ในสิ่งมีชีวิตบางชนิด เช่นอะมีบาการกลืนกินเกิดขึ้นโดยการล้อมรอบวัตถุเป้าหมายด้วยระยางเทียมคล้ายกับที่เกิดขึ้นในเซลล์กลืนกินของสัตว์ ในมนุษย์ อะมีโบซัวชนิดหนึ่งชื่อEntamoeba histolyticaสามารถกลืนกินเซลล์เม็ดเลือดแดงได้
• ซิลิเอตยังมีส่วนร่วมในการกลืนกินด้วย^{[ 26 ]}ในซิลิเอตจะมีร่องหรือช่องพิเศษในเซลล์ซึ่งการกลืนกินเกิดขึ้น เรียกว่าไซโตสโตมหรือปาก

เช่นเดียวกับในเซลล์ภูมิคุ้มกันฟาโกไซติก ฟาโกโซมที่เกิดขึ้นอาจรวมเข้ากับไลโซโซม ( ถุงอาหาร ) ที่มีเอนไซม์ ย่อยอาหาร ก่อตัวเป็นฟาโกลัยโซโซมจากนั้นอนุภาคอาหารจะถูกย่อย และสารอาหารที่ปล่อยออกมาจะแพร่กระจายหรือขนส่งเข้าไปในไซโตซอลเพื่อใช้ในกระบวนการเผาผลาญอื่นๆ^{[ 27 ]}

มิกโซโทรฟีสามารถเกี่ยวข้องกับการได้รับสารอาหารแบบฟาโกโทรฟิกและการได้รับสารอาหารแบบโฟโตโทรฟิกได้^{[ 28 ]}

วิกิซอร์ซมีเนื้อหาจาก บทความ สารานุกรมบริแทนนิกาค.ศ. 1911เรื่อง " ฟาโกไซโตซิส "

• สื่อที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการฟาโกไซโทซิสในวิกิมีเดียคอมมอนส์
• การกลืนกินโดยเซลล์ (Phagocytosis) ในฐานข้อมูล Medical Subject Headings (MeSH) ของหอสมุดแห่งชาติสหรัฐอเมริกา