miniatura|Micrografia electrònica de rastreig d'un neutròfil (groc, a la dreta) fagocitant bacils d'àntrax (taronja, a l'esquerra). Els fagòcits (dits igualment cèl·lules fagocítiques o cèl·lules fagocitàries) són cèl·lules que protegeixen el cos digerint partícules estranyes nocives, bacteris i cèl·lules mortes o moribundes. El seu nom deriva de les paraules gregues φαγεῖν (fagín), que significa 'menjar' o 'devorar', i κύτος (kitos), que significa 'vas buit'. Tenen un paper clau en la defensa contra les infeccions i en la immunitat posterior. Els fagòcits són importants en tots els animals i estan especialment desenvolupats en els vertebrats. Un litre de sang humana conté uns 6.000 milions de fagòcits. Foren descoberts el 1882 per Ilià Métxnikov mentre estudiava larves d'estrella de mar. Métxnikov fou guardonat amb el Premi Nobel de Fisiologia o Medicina del 1908 pel seu descobriment. Els fagòcits existeixen en moltes espècies; algunes amebes es comporten com els macròfags, cosa que suggereix que els fagòcits aparegueren d'hora en l'evolució de la vida.
Els fagòcits dels humans i els altres animals són denominats professionals o no professionals, segons com d'eficaços siguin en la fagocitosi.Ernst pàg. 186 Els fagòcits professionals inclouen cèl·lules anomenades neutròfils, monòcits, macròfags, cèl·lules dendrítiques i mastòcits.Robinson pàg. 187 i Ernst pàg. 7–10 La diferència principal entre els fagòcits professionals i no professionals és que els primers tenen molècules anomenades receptors a la superfície, que poden detectar objectes nocius, com ara bacteris, que no se solen trobar dins el cos.Ernst pàg. 10 Per consegüent, els fagòcits són vitals a l'hora de combatre les infeccions, així com a l'hora de mantenir els teixits sans mitjançant l'eliminació de cèl·lules mortes i moribundes que han arribat a la fi de la seva vida.
Durant una infecció, els senyals químics atrauen fagòcits als punts en què el patogen ha envaït el cos. Aquests estimulants químics poden provenir dels bacteris o d'altres fagòcits que ja s'hi han desplaçat. Els fagòcits es mouen mitjançant un mètode anomenat quimiotaxi. Quan els bacteris toquen un fagòcit, queden units als receptors de la superfície del fagòcit i són consumits. Quan un patogen entra en alguns fagòcits, això pot desencadenar un atac químic dels fagòcits que utilitza oxidants i monòxid de nitrogen per matar el patogen. Després de la fagocitosi, els macròfags i les cèl·lules dendrítiques també participen en la presentació d'antigen; és quan el fagòcit mou parts del material ingerit de retorn a la superfície. Aleshores, aquest material és presentat a altres cèl·lules del sistema immunitari. Alguns fagòcits viatgen als ganglis limfàtics del cos i presenten el material a glòbuls blancs anomenats limfòcits. Aquest procés és important en la formació de la immunitat.Janeway, Chapter: Antigen Presentation to T Lymphocytes. vegeu la bibliografia, consultat el 20 de març del 2009 Tanmateix, molts patògens han desenvolupat mètodes per respondre a l'atac dels fagòcits.
Descobriment i estudi miniatura|Ilià Ilitx Métxnikov El zoòleg rus Ilià Ilitx Métxnikov (1845-1916) fou el primer a reconèixer que unes cèl·lules especialitzades estaven implicades en la defensa contra infeccions microbianes. El 1882, estava estudiant cèl·lules mòtils (de moviment lliure) en les larves d'estrelles de mar, amb la creença que eren importants per les defenses immunitàries dels animals. Per posar a prova la seva idea, inserí petites pues de tangeriner a les larves. Després d'unes hores, observà que les cèl·lules mòtils havien envoltat les pues.Delves pàg. 3 Métxnikov viatjà a Viena i compartí les seves idees amb Carl Friedrich Claus, que suggerí el nom "fagòcit" (dels mots grecs phagein, 'menjar' o 'devorar' i kutos, 'vas buit') per les cèl·lules que Métxnikov havia observat.
Un any més tard, Métxnikov estudiava un crustaci d'aigua dolça anomenat Daphnia, un minúscul animal transparent que es podia examinar directament al microscopi. Descobrí que les espores fúngiques que atacaven l'animal eren destruïdes per fagòcits. Continuà les seves observacions amb els leucòcits dels mamífers i descobrí que el bacteri Bacillus anthracis podia ser absorbit i mort pels fagòcits, en un procés que anomenà fagocitosi. Métxnikov suggerí que els fagòcits eren una defensa primària contra els organismes invasors.
El 1903, Amroth Wright descobrí que la fagocitosi era reforçada per anticossos específics que denominà opsonines, del grec opson, "guarnició" o "condiment".Delves pàg. 263 Métxnikov fou guardonat (juntament amb Paul Ehrlich) amb el Premi Nobel de Fisiologia o Medicina del 1908 pel seu treball sobre els fagòcits i la fagocitosi.
Tot i que la importància d'aquests descobriments anà guanyant acceptació a poc a poc durant el principi del , les complicades relacions entre els fagòcits i la resta de components del sistema immunitari no foren conegudes fins a la dècada del 1980.Robinson pàg. vii
Fagocitosi
miniatura|La fagocitosi en tres passos: 1. Els receptors de superfície no units no desencadenen la fagocitosi. 2. La unió dels receptors fa que s'agrupin. 3. Es desencadena la fagocitosi i la partícula és absorbida pel fagòcit. La fagocitosi és el procés d'absorció de partícules com ara bacteris, paràsits, cèl·lules pròpies mortes i residus cel·lulars i aliens per part d'una cèl·lula.Ernst pàg. 4 Consisteix en una sèrie de processos moleculars.Ernst pàg. 78 La fagocitosi es produeix després que el cos aliè, com ara una cèl·lula bacteriana, s'hagi unit a molècules anomenades "receptors" que es troben a la superfície del fagòcit. Aleshores, el fagòcit s'estira al voltant del bacteri i l'absorbeix. La fagocitosi de bacteris per part de neutròfils humans dura una mitjana de nou minuts. Una vegada dins el fagòcit, el bacteri queda atrapat en un compartiment anomenat fagosoma. En un minut, el fagosoma es fusiona amb un lisosoma o un grànul per formar un fagolisosoma. Aleshores, el bacteri presoner és sotmès a una bateria formidable de mecanismes letals,Delves pàg. 6–7 i mor pocs minuts després. Les cèl·lules dendrítiques i els macròfags no són tan ràpids, i la seva fagocitosi es pot allargar durant moltes hores. Els macròfags són menjadors lents i desordenats, però absorbeixen enormes quantitats de material i sovint alliberen material no digerit de retorn als teixits. Aquests residus serveixen de senyal per reclutar més fagòcits de la sang.Sompayrac pàg. 3 Els fagòcits poden menjar-se gairebé qualsevol cosa; els científics han alimentat macròfags amb llimadures de ferro i després han utilitzat un petit imant per separar-los de la resta de cèl·lules d'una mescla.Sompayrac pàg. 2
miniatura|esquerra|Els macròfags tenen receptors especials que milloren la fagocitosi (imatge que no està a escala). Els fagòcits tenen molts tipus de receptors a la superfície que serveixen per unir-se a materials. Inclouen els receptors d'opsonina, els receptors scavenger i receptors de tipus Toll. Els receptors d'opsonina milloren la fagocitosi de bacteris que han estat coberts amb anticossos IgG o del complement. El complement és una sèrie complexa de molècules proteiques de la sang que destrueixen o marquen cèl·lules per ser destruïdes.Sompayrac pàg. 13–16 Els receptors scavenger s'uneixen a una gran varietat de molècules a la superfície de cèl·lules bacterianes, i els receptors de tipus Toll (anomenats així per la seva semblança a receptors ben estudiats de la mosca de la fruita, codificats pel gen Toll) s'uneixen a molècules més específiques. La unió als receptors de tipus Toll incrementa la fagocitosi i fa que el fagòcit alliberi un grup d'hormones que causen inflamació.
Modes de destrucció miniatura|Diagrama simplificat de la fagocitosi i destrucció d'una cèl·lula bacteriana. Matar microbis és una funció essencial dels fagòcits que es duu a terme o bé dins el fagòcit (destrucció intracel·lular) o bé a fora (destrucció extracel·lular).
Destrucció intracel·lular dependent d'oxigen Quan un fagòcit ingereix bacteris (o qualsevol material), el seu consum d'oxigen augmenta. L'increment en consum d'oxigen rep el nom d'esclat oxidatiu, que produeix molècules portadores d'oxigen reactiu amb efectes antimicrobians. Els compostos d'oxigen són tòxics tant per l'invasor com per la cèl·lula mateixa, de manera que són continguts en compartiments a l'interior de la cèl·lula. Aquest mètode de matar microbis invasors mitjançant l'ús de molècules portadores d'oxigen reactiu rep el nom de destrucció intracel·lular dependent d'oxigen, de la qual hi ha dos tipus.
El primer tipus és la producció depenent d'oxigen d'un superòxid, que és una important substància bactericida rica en oxigen. El superòxid és convertit en peròxid d'hidrogen en oxigen singlet per un enzim anomenat superòxid dismutasa. Els superòxida també reaccionen radicals hidroxils, que contribueixen a matar el microbi invasor.
El segon tipus implica l'ús de l'enzim mieloperoxidasa dels grànuls dels neutròfils. Quan els grànuls es fusionen amb un fagosoma, s'allibera mieloperoxidasa al fagolisosoma i aquest enzim utilitza peròxid d'hidrogen i clor per crear hipoclorit, una substància utilitzada en el lleixiu domèstic. L'hipoclorit és extremament tòxic pels bacteris. La mieloperoxidasa conté un pigment hemo, que fa que les secrecions riques en neutròfils, com el pus i l'esput infectat, siguin de color verd.
Destrucció intracel·lular independent d'oxigen miniatura|Micrografia de pus tenyit amb tinció de Gram, mostrant gonococs dins d'un fagòcit i la seva mida relativa. Els fagòcits també poden matar microbis mitjançant mètodes independents d'oxigen, però no són tan eficaços com els dependents d'oxigen. N'hi ha quatre tipus principals. El primer utilitza proteïnes amb càrrega elèctrica que danyen la membrana bacteriana. El segon utilitza lisozims; aquests enzims destrueixen la paret cel·lular bacteriana. El tercer utilitza lactoferrines presents als grànuls dels neutròfils, que roben ferro essencial als bacteris.Hoffbrand pàg. 118 El quart tipus utilitza proteases i enzims hidrolítics; aquests enzims serveixen per digerir les proteïnes de bacteris destruïts.Delves pàg. 6–10
Destrucció extracel·lular L'interferó gamma (antigament anomenat factor activador de macròfags) estimula els macròfags perquè produeixin monòxid de nitrogen. La font de l'interferó gamma poden ser limfòcits T CD4+, limfòcits T CD8+, cèl·lules NK, limfòcits B, limfòcits TNK, monòcits, macròfags o cèl·lules dendrítiques. El monòxid de nitrogen és alliberat del macròfag i, gràcies a la seva toxicitat, mata els microbis situats a prop del macròfag. Els macròfags activats produeixen i secreten factors de necrosi tumoral. Aquesta citocina (un tipus de molècules senyalitzadoresDelves pàg. 188) mata les cèl·lules canceroses i les cèl·lules infectades per virus, i ajuda a activar la resta de cèl·lules del sistema immunitari.Sompayrac pàg. 17
En algunes malalties, com ara la rara malaltia granulomatosa crònica, l'eficàcia dels fagòcits queda afectada i les infeccions bacterianes recurrents es converteixen en un problema. En aquesta malaltia, hi ha una anormalitat que afecta diferents elements de la destrucció dependent d'oxigen. Altres anormalitats congènites rares, com ara la síndrome de Chediak-Higashi, també estan associades amb una destrucció defectuosa dels microbis ingerits.
Virus