thumb|Micrografía obtenida mediante microscopía electrónica de barrido de un neutrófilo fagocitando una bacteria productora del carbunco, Bacillus anthracis (en naranja). Se observa la forma bacilar a medio digerir dentro del fagocito de la izquierda (en amarillo).
Los fagocitos (o células fagocíticas) son células presentes en la sangre y otros tejidos animales capaces de captar microorganismos y restos celulares (en general, toda clase de partículas inútiles o nocivas para el organismo) e introducirlos en su interior con el fin de eliminarlos, en un proceso conocido como fagocitosis. Su nombre procede del griego phagein (φάγειν, 'comer'), y -cito, sufijo utilizado con el significado de 'célula', procedente del término kutos (κύτος, 'cavidad, urna'). Existen muchos tipos de células capaces de efectuar la fagocitosis; las células del sistema inmune que la realizan son de vital importancia en la defensa del organismo contra las infecciones. Están presentes en todos los animales y se encuentran muy desarrollados en los vertebrados. Un litro de sangre humana contiene alrededor de seis mil millones de estas células. Fueron descubiertos en 1882 en larvas de estrellas de mar por Iliá Ilich Méchnikov.Ilya Mechnikov, consultado el 13 de diciembre de 2009. DeNobel Lectures, Physiology or Medicine 1901–1921, Elsevier Publishing Company, Amsterdam, 1967. Debido a este trabajo, Méchnikov fue galardonado con el Premio Nobel en Fisiología o Medicina en 1908. También se encuentran presentes en especies no animales; de hecho, algunas amebas poseen un comportamiento similar a los macrófagos (un tipo de fagocitos), lo que sugiere que aparecieron en una fase temprana de la evolución.Janeway, Chapter: Evolution of the innate immune system. see Bibliography, consultado el 13 de diciembre de 2009
En sentido genérico, suele llamarse «fagocitos» a las células del sistema inmune con capacidad fagocítica (como los macrófagos). Siendo más precisos, no todos los fagocitos son glóbulos blancos o células inmunitarias: en humanos y otros animales se clasifican en «profesionales» y «no profesionales», dependiendo de su efectividad y de si poseen funciones distintas a la fagocitosis. Los fagocitos profesionales incluyen a los neutrófilos, monocitos, macrófagos, células dendríticas; los fagocitos "no profesionales" incluyen elementos muy numerosos en el cuerpo humano y distintos a los leucocitos, como las células epiteliales, endoteliales, fibroblastos, microglía y células del mesénquima. y La diferencia fundamental entre los dos tipos es que los profesionales poseen receptores celulares en su superficie que son capaces de distinguir entre sustancias propias y ajenas al cuerpo. Esta especificidad es la base del reconocimiento de lo propio frente a lo ajeno, y sustenta la defensa contra las infecciones mediada por el sistema inmune y el remodelado de los tejidos sanos (retirando las células muertas o no funcionales).
Durante las infecciones, los fagocitos profesionales son atraídos a la zona invadida por patógenos mediante señales químicas procedentes de las bacterias o de otros fagocitos que se encuentran presentes previamente. La atracción, denominada quimiotaxis, se debe a que los receptores celulares presentes en la superficie del fagocito unen ciertas sustancias de los patógenos, lo que les permite reconocerlos y fagocitarlos.Janeway, Chapter: Induced innate responses to infection. Algunos fagocitos destruyen a los patógenos mediante especies reactivas del oxígeno y óxido nítrico. Tras la fagocitosis, los macrófagos y las células dendríticas son capaces de participar en la presentación de antígeno (la manipulación de parte de las partículas que han fagocitado a fin de exponerlas en su superficie para que otras células del sistema inmune las reconozcan y se activen). Estas partes son «presentadas» a otras células inmunes; algunos de estos macrófagos y células dendríticas se desplazan a un nódulo linfático para efectuar la presentación a un elevado número de células. Este proceso es de vital importancia para generar inmunidad.Janeway, Chapter: Antigen Presentation to T Lymphocytes. consultado el 13 de diciembre de 2009 No obstante, algunos patógenos han desarrollado estrategias para evadir esta respuesta.
Historia El zoólogo ruso Iliá Ilich Méchnikov (1845-1916) describió por primera vez que unas células especializadas estaban implicadas en la defensa contra infecciones microbianas. En 1882, estudiaba células motiles (de movimiento libre) en las larvas de estrellas de mar con la sospecha de que intervenían en la inmunidad celular. A fin de probar su hipótesis, insertó espinas de mandarino a las larvas. Tras unas horas, observó que las células motiles habían rodeado las púas. Méchnikov viajó a Viena y compartió sus resultados con Carl Friedrich Claus, quien sugirió el nombre «fagocito» para estas células.
Un año más tarde, Méchnikov estudió un crustáceo de agua dulce denominado Daphnia, un minúsculo animal transparente que se podía examinar directamente al microscopio. Descubrió que las esporas fúngicas que atacaban al animal eran destruidas por los fagocitos. Continuó sus observaciones con los leucocitos de los mamíferos y descubrió que la bacteria Bacillus anthracis podía ser absorbida y destruida por estas células en un proceso que bautizó como «fagocitosis». Propuso así que los fagocitos servían para la defensa contra organismos invasores.
En 1903, Almroth Wright descubrió que la fagocitosis era reforzada por anticuerpos específicos que denominó opsoninas, del griego opson, condimento. Méchnikov fue galardonado junto con Paul Ehrlich con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1908 por sus trabajos sobre los fagocitos y la fagocitosis.
Aun cuando la importancia de estos descubrimientos fue aceptada a principios del , las complicadas relaciones entre los fagocitos y el resto de componentes del sistema inmunitario no serían conocidas hasta la década de 1980.
Fagocitosis
thumb|Proceso de fagocitosis. 1: La ausencia de ligando en los receptores fagocíticos no desencadena la fagocitosis. 2: La unión de dicho ligando conduce a la asociación de varios receptores. 3: Se desencadena la fagocitosis y la partícula es incluida en el fagocito.
La fagocitosis es el proceso de captura de partículas en el interior de una célula, ya sean bacterias, parásitos, células apoptóticas; en definitiva, toda clase de partícula extraña. Involucra a varios procesos moleculares. Se produce cuando estos elementos se unen a receptores de la superficie del fagocito, cambiando su estructura tridimensional e induciendo la inclusión de la partícula en el interior de la célula. En el caso de los neutrófilos humanos, la fagocitosis de bacterias se produce por término medio en nueve minutos. Cada célula fagocítica posee un compartimento celular denominado fagosoma (en el que se almacena la partícula a eliminar) cuyo destino celular es la fusión con un lisosoma o gránulo para formar un fagolisosoma; en el caso de los neutrófilos humanos, la fusión sucede en un minuto. El orgánulo generado posee una batería de métodos enzimáticos que produce casi en todos los casos la muerte del elemento fagocitado en cuestión de minutos. Las células dendríticas y los macrófagos no son tan efectivos como los neutrófilos y pueden prolongar el proceso hasta varias horas. Los macrófagos son lentos y, frecuentemente, expulsan el material a medio digerir al medio circundante; esta emisión atrae (recluta) a más fagocitos. Los elementos fagocitados son muy diversos: algunas técnicas científicas consisten en la inducción de fagocitosis de incluso limaduras de hierro (de esta manera y empleando un imán es posible separar los fagocitos activos del resto de células y otros materiales).
thumb|left|Los macrófagos poseen receptores que favorecen la fagocitosis. En la figura se muestra un macrófago como un círculo sólido, en cuya superficie se encuentra un receptor (figura con forma de Y) que interacciona con una bacteria (representada con un rectángulo).
Cada fagocito posee varios tipos de receptores en su superficie que reconocen las partículas a fagocitar y que desencadenan el proceso de fagocitosis. Entre ellos se encuentran las opsoninas, receptores tipo Scavenger y receptores de tipo Toll (TLRs). Las opsoninas activan la fagocitosis de bacterias recubiertas de Ig G o mediante proteínas del complemento (las cuales se activan mediante una cascada enzimática que favorecen la destrucción de elementos extraños en la sangre). Los receptores tipo Scavenger reconocen una gran diversidad de moléculas de la superficie bacteriana. Los receptores de tipo Toll inducen la respuesta inflamatoria además de la fagocitosis; su nombre deriva de los receptores tipo Toll de Drosophila melanogaster, con quienes guardan cierta homología.
Modos de acción
thumb|Diagrama simplificado de la fagocitosis y destrucción de una célula bacteriana.
La función de los fagocitos es destruir microbios o células dañadas; el proceso puede realizarse intra o extracelularmente.
Mecanismo intracelular dependiente de oxígeno
Cuando un fagocito actúa sobre un cuerpo extraño, como una bacteria, su consumo de oxígeno aumenta. El incremento en consumo de oxígeno recibe el nombre de estallido oxidativo, y produce especies reactivas del oxígeno con efectos antimicrobianos. Los compuestos de oxígeno son tóxicos tanto para el patógeno como para la propia célula, por lo cual se retienen en compartimentos intracelulares. Este método de destruir microbios invasores mediante el uso de moléculas portadoras de especies reactivas de oxígeno recibe el nombre de destrucción intracelular dependiente de oxígeno. Este mecanismo se clasifica en dos tipos.
El primer tipo es la producción dependiente de oxígeno, en concreto del radical superóxido, que es una sustancia bactericida rica en oxígeno. El superóxido es transformado en presencia de peróxido de hidrógeno en oxígeno singlete, mediante una reacción catalizada por la enzima denominada superóxido dismutasa. Los radicales superóxido también reaccionan con radicales hidroxilo, que contribuyen a la destrucción del microbio invasor.
El segundo tipo implica el uso de la enzima mieloperoxidasa, presente en los gránulos de los neutrófilos. Cuando los gránulos se fusionan con un fagosoma, se libera mieloperoxidasa al fagolisosoma, y esta enzima utiliza peróxido de hidrógeno y cloro para generar hipoclorito (la lejía doméstica es hipoclorito sódico diluido). El hipoclorito es extremadamente tóxico para las bacterias. La mieloperoxidasa contiene un pigmento hemo, que hace que las secreciones ricas en neutrófilos, como el pus y los esputos infectados, sean de color verde.
El proceso parece estar controlado por una proteína de la membrana mitocondrial, la UCP2, cuya misión es desacoplar la fosforilación oxidativa al consumo de oxígeno, bajando de esa forma el potencial de membrana y favoreciendo las rutas inversas de esta ruta metabólica, situación que se sabe que favorece la producción de radicales libres de oxígeno. Se ha visto que al menos, cuando los fagocitos consumen activamente células apoptóticas, esta proteína está sobrerregulada
Mecanismo intracelular independiente de oxígeno
thumb|Micrografía de pus teñido con una tinción de Gram, mostrando gonococos dentro de un fagocito y la diferencia de tamaños.
Los fagocitos también pueden matar microbios mediante cuatro métodos independientes de oxígeno, pero de forma más ineficiente. El primero utiliza proteínas con carga eléctrica que dañan la membrana bacteriana. El segundo utiliza lisozimas; estas enzimas destruyen la pared celular bacteriana. El tercero utiliza lactoferrinas presentes en los gránulos de los neutrófilos, que extraen el hierro del medio, metal que es esencial para las bacterias. El cuarto tipo utiliza proteasas y enzimas hidrolíticas, que actúan digiriendo las proteínas de bacterias destruidas.
Mecanismo extracelular