Информације

14.1.3: Ћелијска одбрана - Биологија

14.1.3: Ћелијска одбрана - Биологија



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Циљеви учења

  • Идентификујте и опишите компоненте крви
  • Објасни процес којим настају формирани елементи крви (хематопоеза)
  • Опишите карактеристике формираних елемената који се налазе у периферној крви, као и њихове одговарајуће функције унутар урођеног имуног система

У претходном одељку разговарали смо о неким од хемијских медијатора који се налазе у плазми, течном делу крви. Нетечни део крви састоји се од различитих типова формираних елемената, тзв. јер су сви формирани од истих матичних ћелија које се налазе у коштаној сржи. Три главне категорије формираних елемената су: црвена крвна зрнца (РБЦ), која се такође називају еритроцитис; тромбоцити, који се називају и тромбоцити; и бела крвна зрнца (ВБЦ), која се такође називају леукоцити.

Црвена крвна зрнца су првенствено одговорна за пренос кисеоника до ткива. Тромбоцити су ћелијски фрагменти који учествују у формирању крвних угрушака и обнављању ткива. Неколико различитих типова белих крвних зрнаца учествује у различитим неспецифичним механизмима урођеног и адаптивног имунитета. У овом одељку ћемо се првенствено фокусирати на урођене механизме различитих типова белих крвних зрнаца.

Хематопоеза

Сви формирани елементи крви потичу из плурипотентних хематопоетских матичних ћелија (ХСЦ) у коштаној сржи. Док ХСЦ праве копије себе у коштаној сржи, појединачне ћелије добијају различите сигнале од тела који контролишу како се развијају и сазревају. Као резултат, ХСЦ се диференцирају у различите типове крвних зрнаца које, када сазре, циркулишу у периферној крви. Овај процес диференцијације, назван хематопоеза, детаљније је приказан на слици (ПагеИндек{1}).

У погледу чистог броја, велика већина ХСЦ постаје еритроцити. Много мањи број постаје леукоцити и тромбоцити. Леукоцити се даље могу поделити на гранулоците, које карактеришу бројне грануле видљиве у цитоплазми, и агранулоците, којима недостају грануле. Слика (ПагеИндек{2}) пружа преглед различитих типова формираних елемената, укључујући њихов релативни број, примарну функцију и животни век.

Гранулоцити

Различити типови гранулоцита се могу разликовати један од другог у размазу крви по изгледу њихових језгара и садржају њихових гранула, који дају различите особине, функције и својства бојења. Неутрофили, који се називају и полиморфонуклеарни неутрофили (ПМН), имају језгро са три до пет режњева и мале, бројне грануле лила боје. Сваки режањ језгра повезан је танком нити материјала са осталим режњевима. Еозинофили имају мање режњева у језгру (обично 2-3) и веће грануле које боје црвенкасто-наранџасто. Базофили имају језгро са два дела и велике грануле које су обојене у тамноплаву или љубичасту боју (слика (ПагеИндек{3})).

Неутрофили (ПМН)

Неутрофили (ПМН) су често укључени у елиминацију и уништавање екстрацелуларних бактерија. Они су способни да мигрирају кроз зидове крвних судова до подручја бактеријске инфекције и оштећења ткива, где траже и убијају заразне бактерије. ПМН грануле садрже разне дефензине и хидролитичке ензиме који им помажу да униште бактерије фагоцитозом (детаљније описано у Препознавање патогена и фагоцитоза) Поред тога, када се многи неутрофили унесу у заражено подручје, могу се стимулисати да ослобађају токсичне молекуле у околно ткиво како би се боље очистили инфективни агенси. Ово се зове дегранулација.

Други механизам који користе неутрофили су неутрофилне екстрацелуларне замке (НЕТ), које су екструдиране мреже хроматина које су блиско повезане са протеинима и компонентама антимикробних гранула. Хроматин је ДНК са повезаним протеинима (обично протеини хистона, око којих се ДНК омотава ради организације и паковања унутар ћелије). Стварањем и ослобађањем мрежасте или решеткасте структуре хроматина која је повезана са антимикробним протеинима, неутрофили могу покренути високо концентрисан и ефикасан напад на оближње патогене. Протеини који се често повезују са НЕТ укључују лактоферин, желатиназу, катепсин Г и мијелопероксидазу. Сваки од њих има различита средства за промовисање антимикробне активности, помажући неутрофилима да елиминишу патогене. Токсични протеини у НЕТ-овима могу убити неке од сопствених ћелија тела заједно са инвазивним патогенима. Међутим, ова колатерална штета се може поправити након што се елиминише опасност од инфекције.

Док се неутрофили боре против инфекције, може се приметити видљива акумулација леукоцита, ћелијских остатака и бактерија на месту инфекције. Ово накупљање је оно што називамо гнојем (познато и као гнојни или гнојни исцједак или дренажа). Присуство гноја је знак да је имунолошка одбрана активирана против инфекције; историјски гледано, неки лекари су веровали да изазивање стварања гноја заправо може да подстакне зарастање рана. Пракса промовисања „хвале вредног гноја“ (на пример, умотавањем ране у масну вуну натопљену вином) датира још од античког лекара Галена у 2. веку нове ере, и практикована је у различитим облицима до 17. века (иако је није био општеприхваћен). Данас се овај метод више не практикује јер сада знамо да није ефикасан. Иако мала количина формирања гноја може указивати на снажан имунолошки одговор, вештачко изазивање стварања гноја не подстиче опоравак.

Еозинофили

Еозинофили су гранулоцити који штите од протозоа и хелминта; такође играју улогу у алергијским реакцијама. Грануле еозинофила, које лако апсорбују киселу црвенкасту боју еозин, садрже хистамин, деградативне ензиме и једињење познато као главни базични протеин (МБП) (слика (ПагеИндек{3})). МБП се везује за површинске угљене хидрате паразита, а ово везивање је повезано са поремећајем ћелијске мембране и пермеабилности мембране.

Базофили

Базофили имају цитоплазматске грануле различите величине и названи су по способности њихових гранула да апсорбују основну боју метилен плаво (слика (ПагеИндек{3})). Њихова стимулација и дегранулација могу бити резултат вишеструких покретачких догађаја. Активирани фрагменти комплемента Ц3а и Ц5а, произведени у активационим каскадама протеина комплемента, делују као анафилатоксини индукујући дегранулацију базофила и инфламаторне одговоре. Овај тип ћелије је важан у алергијским реакцијама и другим одговорима који укључују упалу. Једна од најзаступљенијих компоненти гранула базофила је хистамин, који се ослобађа заједно са другим хемијским факторима када се базофил стимулише. Ове хемикалије могу бити хемотактичне и могу помоћи да се отворе празнине између ћелија у крвним судовима. Други механизми за активирање базофила захтевају помоћ антитела, као што је објашњено у Б лимфоцитима и хуморалном имунитету.

Мастоцити

Хематопоеза такође доводи до мастоцита, за које се чини да потичу из исте заједничке мијелоичне прогениторне ћелије као неутрофили, еозинофили и базофили. Функционално, мастоцити су веома слични базофилима, садрже многе исте компоненте у својим гранулама (нпр. хистамин) и играју сличну улогу у алергијским одговорима и другим инфламаторним реакцијама. Међутим, за разлику од базофила, мастоцити напуштају циркулишућу крв и најчешће се налазе у ткивима. Често се повезују са крвним судовима и нервима или се налазе близу површина које се повезују са спољашњим окружењем, као што су кожа и слузокоже у различитим деловима тела (слика (ПагеИндек{4})).

Вежба (ПагеИндек{1})

  1. Опишите грануле и језгра неутрофила, еозинофила, базофила и мастоцита.
  2. Наведите три антимикробна механизма неутрофила

део 3

Ангелини тестови су негативни на све уобичајене алергене, а њени узорци спутума не садрже абнормално присуство патогених микроба или повишене нивое чланова нормалне респираторне микробиоте. Она, међутим, има повишене нивое инфламаторних цитокина у крви.

Оток њених дисајних путева још увек није реаговао на лечење антихистаминицима или кортикостероидима. Додатни тест крви показује да Ангела има благо повишен број белих крвних зрнаца, али нормалан ниво антитела. Такође, она има нижи ниво протеина Ц4 комплемента од нормалног.

Вежба (ПагеИндек{2})

  1. Шта ове нове информације откривају о узроку Ангелиних сужених дисајних путева?
  2. Који су неки могући услови који могу довести до ниског нивоа протеина комплемента?

Агранулоцити

Као што им име говори, агранулоцитима недостају видљиве грануле у цитоплазми. Агранулоцити се могу категорисати као лимфоцити или моноцити (слика (ПагеИндек{2})). Међу лимфоцитима су природне ћелије убице, које играју важну улогу у неспецифичној урођеној имунолошкој одбрани. Лимфоцити такође укључују Б ћелије и Т ћелије, о којима ће бити речи у следећем поглављу јер су они централни играчи у специфичној адаптивној имунолошкој одбрани. Моноцити се диференцирају у макрофаге и дендритичне ћелије, које се заједнички називају мононуклеарни фагоцитни систем.

Природне ћелије убице

Већина лимфоцита је првенствено укључена у специфичан адаптивни имуни одговор, па ће о томе бити речи у следећем поглављу. Изузетак су природне ћелије убице (НК ћелије); ови мононуклеарни лимфоцити користе неспецифичне механизме да препознају и униште ћелије које су на неки начин абнормалне. Ћелије рака и ћелије инфициране вирусима су два примера ћелијских абнормалности на које циљају НК ћелије. Препознавање таквих ћелија укључује сложен процес идентификације инхибиторних и активирајућих молекуларних маркера на површини циљне ћелије. Молекуларне маркере који чине главни комплекс хистокомпатибилности (МХЦ) изражавају здраве ћелије као индикација „ја“. Ово ће бити детаљније обрађено у следећем поглављу. НК ћелије су у стању да препознају нормалне МХЦ маркере на површини здравих ћелија, а ови МХЦ маркери служе као инхибиторни сигнал који спречава активацију НК ћелија. Међутим, ћелије рака и ћелије инфициране вирусом активно смањују или елиминишу експресију МХЦ маркера на својој површини. Када су ови МХЦ маркери смањени или одсутни, НК ћелија то тумачи као абнормалност и ћелију у невољи. Ово је један део процеса активације НК ћелија (слика (ПагеИндек{5})). НК ћелије се такође активирају везивањем за активирајуће молекуларне молекуле на циљној ћелији. Ови активирајући молекуларни молекули укључују „измењене сопствене” или „не-себе” молекуле. Када НК ћелија препозна смањење инхибиторних нормалних МХЦ молекула и повећање активирајућих молекула на површини ћелије, НК ћелија ће се активирати да елиминише ћелију у невољи.

Једном када је ћелија препозната као мета, НК ћелија може да користи неколико различитих механизама да убије своју мету. На пример, може да експримира цитотоксичне мембранске протеине и цитокине који стимулишу циљну ћелију да се подвргне апоптози или контролисаном самоубиству ћелије. НК ћелије такође могу да користе цитотоксичност посредовану перфорином да индукују апоптозу у циљним ћелијама. Овај механизам се ослања на два токсина ослобођена из гранула у цитоплазми НК ћелије: перфорин, протеин који ствара поре у циљној ћелији, и гранзиме, протеазе које улазе кроз поре у цитоплазму циљне ћелије, где покрећу каскаду активација протеина која доводи до апоптозе. НК ћелија се везује за абнормалну циљну ћелију, ослобађа њен деструктивни терет и одваја се од циљне ћелије. Док циљна ћелија пролази кроз апоптозу, НК ћелија синтетише више перфорина и протеаза за употребу на својој следећој мети.

НК ћелије садрже ова токсична једињења у гранулама у својој цитоплазми. Када су обојене, грануле су азурофилне и могу се видети под светлосним микроскопом (слика (ПагеИндек{6})). Иако имају грануле, НК ћелије се не сматрају гранулоцитима јер су њихове грануле далеко мање бројне од оних које се налазе у правим гранулоцитима. Штавише, НК ћелије имају другачију лозу од гранулоцита, а настају из лимфоидних, а не мијелоидних матичних ћелија (слика (ПагеИндек{1})).

Моноцити

Највеће од белих крвних зрнаца, моноцити имају језгро које нема режњеве, а такође им недостају грануле у цитоплазми (слика (ПагеИндек{7})). Ипак, они су ефикасни фагоцити, који гутају патогене и апоптотичке ћелије како би помогли у борби против инфекције.

Када моноцити напусте крвоток и уђу у специфично ткиво тела, они се диференцирају у ткивно специфичне фагоците који се називају макрофаги и дендритичне ћелије. Посебно су важни становници лимфоидног ткива, као и нелимфоидних места и органа. Макрофаги и дендритичне ћелије могу боравити у телесним ткивима током значајног времена. Макрофаги у специфичним телесним ткивима развијају карактеристике које одговарају одређеном ткиву. Они не само да обезбеђују имунолошку заштиту за ткиво у коме бораве, већ такође подржавају нормалну функцију суседних ћелија ткива кроз производњу цитокина. Макрофагима су дати називи специфични за ткиво, а неколико примера макрофага специфичних за ткиво је наведено у табели (ПагеИндек{1}). Дендритске ћелије су важни стражари који се налазе у кожи и слузокожама, који су улазни портали за многе патогене. Моноцити, макрофаги и дендритичне ћелије су сви високо фагоцитни и важни промотери имуног одговора кроз њихову производњу и ослобађање цитокина. Ове ћелије обезбеђују суштински мост између урођених и адаптивних имуних одговора, о чему се говори у следећем одељку, као иу следећем поглављу.

Табела (ПагеИндек{1}): Макрофаги пронађени у различитим телесним ткивима
ТкивоМакрофаг
Мозак и централни нервни системМикроглијалне ћелије
ЈетраКупферове ћелије
ПлућаАлвеоларни макрофаги (ћелије прашине)
Перитонеална шупљинаПеритонеални макрофаги

Вежба (ПагеИндек{3})

  1. Опишите сигнале који активирају природне ћелије убице.
  2. Која је разлика између моноцита и макрофага?

Кључни концепти и резиме

  • Тхе формирани елементи крви укључују црвена крвна зрнца (еритроцити), бела крвна зрнца (леукоцити), и тромбоцити (тромбоцити). Од њих, леукоцити су првенствено укључени у имунолошки одговор.
  • Сви формирани елементи потичу из коштане сржи као матичне ћелије (ХСЦ) које се диференцирају хематопоезе.
  • Гранулоцити су леукоцити које карактерише режњевито језгро и грануле у цитоплазми. Ови укључују неутрофили (ПМН), еозинофили, и базофили.
  • Неутрофили су леукоцити који се налазе у највећем броју у крвотоку и првенствено се боре против бактеријских инфекција.
  • Еозинофили циљају на паразитске инфекције. Еозинофили и базофили су укључени у алергијске реакције. Оба ослобађају хистамин и друга проинфламаторна једињења из својих гранула након стимулације.
  • Мастоцити функционишу слично као базофили, али се могу наћи у ткивима изван крвотока.
  • Природни убица (НК) ћелије су лимфоцити који препознају и убијају абнормалне или инфициране ћелије ослобађањем протеина који покрећу апоптозу.
  • Моноцити су велики, мононуклеарни леукоцити који циркулишу у крвотоку. Они могу напустити крвоток и настанити се у телесним ткивима, где се диференцирају и постају ткивно специфични макрофаги и дендритске ћелије.

Вишеструки избор

Бела крвна зрнца се такође називају шта од следећег?

А. тромбоцити
Б. еритроцити
Ц. леукоцити
Д. мегакариоцити

Ц

Хематопоеза се јавља у чему од следећег?

А. јетра
Б. коштане сржи
Ц. бубрега
Д. централни нервни систем

Б

Која врста ћелија су гранулоцити?

А. лимфоцита
Б. еритроцита
Ц. мегакариоцит
Д. леукоцита

Д

Матцхинг

Повежите сваки тип ћелије са њеним описом.

___природна ћелија убицаА. мрље базном бојом метилен плавим, има велике количине хистамина у гранулама и олакшава алергијске реакције и упале
___басопхилБ. мрље киселом бојом еозином, има хистамин и главни базични протеин у гранулама и олакшава одговор на протозое и хелминте
___макрофагЦ. препознаје абнормалне ћелије, везује се за њих и ослобађа молекуле перфорина и гранзима, који индукују апоптозу
___еозинофилД. велики агрануларни фагоцит који се налази у ткивима као што су мозак и плућа

Ц, А, Д, Б

Упарите сваку ћелијску одбрану са инфекцијом коју би највероватније циљала.

___природна ћелија убицаА. ћелија заражена вирусом
___неутрофилБ. тракавица у цревима
___еозинофилЦ. бактерије у лезији коже

А, Ц, Б

Попуните празно

Тромбоцити се такође зову ________.

тромбоцити

Ћелија у коштаној сржи која ствара све друге врсте крвних зрнаца је ________.

плурипотентне хематопоетске матичне ћелије (ХСЦ)

ПМН су друго име за ________.

неутрофили

Купферове ћелије које се налазе у јетри су тип ________.

макрофаг

_____________ су слични базофилима, али се налазе у ткивима, а не циркулишу у крви.

мастоцити

Кратак одговор

Објасни разлику између плазме и формираних елемената крви.

Наведите три начина на која неутрофил може уништити инфективну бактерију.

Критичко мишљење

Неутрофили понекад могу убити људске ћелије заједно са патогенима када отпуштају токсични садржај својих гранула у околно ткиво. Слично, природне ћелије убице циљају људске ћелије на уништавање. Објасните зашто је за имуни систем корисно да има ћелије које могу да убијају људске ћелије, као и патогене.

Погледајте слику. У брису крви узетом од здравог пацијента, који тип леукоцита бисте очекивали да ћете приметити у највећем броју?