Žírné buňky (také známé jako mastocyty nebo mastocyty [1] ) jsou tkáňové buňky myeloidní řady obsahující bazofilní granule s histaminem a heparinem v cytoplazmě . Na rozdíl od bazofilů , které také obsahují bazofilní granule, žírné buňky normálně nikdy nevstoupí do krevního řečiště . Žírné buňky se podílejí na vzniku zánětů , hypersenzitivních reakcí prvního (okamžitého) typu, obraně organismu proti mnohobuněčným parazitům a dalším patogenům , tvorbě hematoencefalické bariéry a dalších procesech [2] [3] [4 ] . Žírné buňky jsou základem rozvoje alergií a anafylaxe.
Žírné buňky jsou přítomny ve většině tkání a mají tendenci být umístěny v blízkosti cév a nervů . Zvláště četné jsou v tkáních ležících na hranici těla s vnějším nebo vnitřním prostředím.
Morfologicky jsou žírné buňky velmi podobné bazofilům v krevním řečišti. Žírné buňky i bazofily obsahují bazofilní granule s heparinem a histaminem. Mezi těmito dvěma typy buněk však existují rozdíly ve struktuře: například u žírných buněk je jádro zaoblené a u bazofilů je rozděleno na laloky. Kulaté jádro žírných buněk je umístěno centrálně, často maskováno cytoplazmatickými granulemi [5] . Žírné buňky a bazofily se vážou na Fc oblasti molekul imunoglobulinu E (IgE) , které navázaly antigen (zesíťování), což vede k uvolnění obsahu granulí. Kvůli jejich podobnosti s bazofily se žírné buňky někdy označují jako tkáňové bazofily. Bazofily a žírné buňky jsou navíc odvozeny ze stejného progenitoru kostní dřeně exprimujícího CD34 . Bazofily opouštějí kostní dřeň zralou, zatímco zrání žírných buněk je dokončeno poté, co se usadí ve tkáních. Místo, kde se mastocyty usazují, může ovlivnit některé jejich vlastnosti [6] .
Žírné buňky jsou přítomny ve většině tkání a mají tendenci být umístěny v blízkosti cév a nervů . Zvláště četné jsou ve tkáních ležících na hranici těla s vnějším nebo vnitřním prostředím: kůže , sliznice plic a trávicího traktu , dále v dutině ústní a nosní a spojivkách [6] . V submukózní vrstvě sliznic, dermis , serózních membrán , sleziny a perivaskulárního pojiva jsou mastocyty obsaženy v množství 10 4 -10 6 na 1 g tkáně. Na histologických preparátech lze žírné buňky snadno zviditelnit barvením toluidinovou modří nebo alciánovou modří [7] . Žírné buňky jsou charakterizovány efektem metachromázie při barvení anilinovými barvivy v důsledku velkého množství kyselých radikálů proteoglykanů [5] .
Žírné buňky dosahují průměru 10-20 mikronů a mají oválný tvar s vilózním povrchem. Složení molekulárních markerů na povrchu žírných buněk vypadá jako FcεRI + CD13 + CD29 + CD45 + CD117 + CD123 + . FcεRI jsou vysokoafinitní IgE receptory . CD117 je receptor pro faktor kmenových buněk (SCF) a CD123 je receptor pro IL-3 . Právě SCF a IL-3 jsou hlavními růstovými faktory pro zralé žírné buňky. Žírné buňky také nesou na svém povrchu receptory pro složky komplementu C3b a C3d, což ukazuje na jejich účast v reakcích přirozené imunity . Kromě toho žírné buňky nesou MHC obou tříd a vzhledem k přítomnosti MHC třídy II a CD86 fungují žírné buňky jako buňky prezentující antigen , zejména pro buňky Th2 [8] .
Hlavním morfologickým znakem mastocytů je přítomnost velkého počtu (od 10 do 150) bazofilních granulí v cytoplazmě, jejichž složení se mezi různými typy mastocytů výrazně liší. Ve všech žírných buňkách obsahují granule vazoaktivní aminy (především histamin), chondroitin sulfáty A a C a/nebo heparin (u některých druhů, např. králíci , obsahují i serotonin ), jakož i různé enzymy : proteázy . jako dehydrogenáza , peroxidáza , ribonukleáza , histidin dekarboxyláza a kyselé glykosaminoglykany . Mezi proteinázami žírných buněk existují tryptázy , které jsou svou specifitou blízké trypsinu , chymázy , které jsou specifitou podobné chymotrypsinu , a karboxypeptidáza A [9] . Kromě těchto složek mohou granule žírných buněk obsahovat ATP , lysozomální enzymy (β - hexosaminidáza , β-glukuronidáza , arylsulfatázy ), lipidové mediátory eikosanoidy ( tromboxany , prostaglandin D2 , leukotriene C4 , faktor aktivující destičky ), cytokiny ( TNF-α , základní fibroblastový růstový faktor , interleukin 4 (IL-4), faktor kmenových buněk (SCF), chemokiny ), reaktivní formy kyslíku [6] [10] [11] .
U lidí se žírné buňky dělí na slizniční nebo slizniční (typ t) a serózní (typ ct) na základě jejich umístění a přítomnosti tryptázy (t) nebo chymázy (ct) v granulích. Slizniční žírné buňky se nacházejí hlavně v submukózní vrstvě sliznic a serózní - v serózních dutinách, dermis, mandlích . Oba typy žírných buněk pocházejí z kostní dřeně, ale buňky typu t závisí jejich vývoj na brzlíku . Serózní žírné buňky jsou odolnější než slizniční a větší než slizniční: jejich průměr je 10–12 μm oproti 5–10 μm u slizničních [12] . Hlavním růstovým faktorem pro oba typy mastocytů je SCF, pro slizniční mastocyty působí jako kofaktor IL-3 a IL-4, pro serózní mastocyty pouze IL-3. Chondroitin sulfát je převládajícím proteoglykanem ve slizničních žírných buňkách a heparin je převládajícím proteoglykanem v serózních buňkách. Slizniční mastocyty navíc exprimují FcεRI intenzivněji a obsahují více IgE v cytoplazmě ve srovnání se serózními. Leukotrieny jsou převládajícími eikosanoidy ve slizničních mastocytech a prostaglandiny v serózních mastocytech [7] .
FcεR1 je vysokoafinitní IgE receptor na povrchu žírných buněk. FcεR1 je tetramer jednoho α-, jednoho β- a dvou γ-řetězců spojených disulfidovými můstky . Vazebné místo pro IgE je tvořeno extracelulární částí α-řetězce obsahující dvě domény blízké imunoglobulinu [13] . β-řetězec a každý ze dvou γ-řetězců obsahují aktivační motiv ITAM . Aktivační signální kaskáda na FcεR1 je spuštěna, když jsou ITAM v β- a y-řetězcích fosforylovány na tyrosinových zbytcích [14] .
Signální dráha , která se aktivuje, když se FcεR1 zesítí s alergenem za účasti IgE, je velmi podobná té, která se spustí, když jsou lymfocyty aktivovány antigeny . Tyrosin kináza Lyn se váže na cytoplazmatickou část β-řetězce FcεR1 a po zesíťování FcεR1 s alergenem fosforyluje motivy ITAM v β- a γ-řetězcích FcεR1. Další tyrosinkináza, Syk , se váže na fosforylované ITAM v y-řetězcích a je aktivována [14] fosforylací a aktivací mnoha dalších proteinů , čímž se zvyšuje signál [15] .
Mezi proteiny aktivovanými Syk je zvláště důležitý protein LAT , který v důsledku fosforylace získává schopnost interagovat s mnoha proteiny. Zejména fosfolipáza C gama (PLCγ) je aktivována vazbou na LAT a katalyzuje štěpení fosfatidylinositol 4,5-bisfosfátu na inositol trifosfát (IP3) a diacylglycerol (DAG). IP3 zvyšuje hladinu vápníkových iontů v cytosolu a DAG aktivuje proteinkinázu C (PKC). PKC fosforyluje lehké řetězce , což způsobuje, že se bazofilní granule pohybují a dosáhnou buněčné membrány . Dále se granule spojí s membránou za účasti proteinů SNARE a uvolní svůj obsah ven [14] .
Aktivované žírné buňky syntetizují a vylučují eikosanoidy a cytokiny. Z eikosanoidů jsou v mastocytech nejaktivněji syntetizovány leukotrien C4 a prostaglandin E2 [9] . Tvorba eikosanoidů je řízena cytosolovým enzymem fosfolipázou A 2 , který je aktivován zvýšením koncentrace vápníku v cytosolu nebo fosforylací [16] .
Podle spektra secernovaných cytokinů jsou žírné buňky blízké T-helperům typu 2 neboli Th2 buňkám. Produkují cytokiny jako IL-3, IL-4, IL-5 , IL-6 , IL-10 , IL-13 , GM-CSF , stejně jako prozánětlivé cytokiny IL-1 , IL-8 , IL-12 , IL-18 , IL-21 , IL-23 , TNF-a a homeostatické cytokiny IL-7 a IL-15 . Produkují také TGFβ , řadu chemokinů a hlavní typy interferonů . Většina cytokinů je syntetizována žírnými buňkami pod vlivem vnějších stimulátorů a pouze IL-4, TNF a GM-CSF jsou jimi neustále vylučovány. Aktivované žírné buňky navíc produkují řadu růstových faktorů: vaskulární endoteliální růstový faktor (VEGF), fibroblastový růstový faktor (FGF) a nervový růstový faktor (NGF) [9] .
Žírné buňky se podílejí na vzniku alergických a anafylaktických reakcí. Uvolnění obsahu granulí po navázání Fc oblasti IgE protilátek, které navázaly antigen na FcεRI receptory na žírných buňkách, vede k manifestaci všech hlavních okamžitých hypersenzitivních reakcí. Degranulace nevede k buněčné smrti a po uvolnění se granule obnoví. Degranulace je také spouštěna zvýšením intracelulární koncentrace cAMP a cytosolové koncentrace vápenatých iontů. Díky přítomnosti receptorů pro rozpoznávání vzorů TLR2 , TLR3 a TLR4 mohou žírné buňky přímo rozpoznávat patogeny a jejich charakteristické molekuly [9] . Díky speciálním receptorům na žírných buňkách je navíc některé složky komplementu mohou aktivovat [6] .
Histamin, který je součástí granulí žírných buněk, způsobuje expanzi postkapilárních venul , aktivuje endotel a zvyšuje vaskulární permeabilitu . Uvolnění histaminu vede k lokálnímu edému (otoku), zarudnutí, zvýšení teploty a vstupu dalších imunitních buněk do ohniska aktivace žírných buněk. Histamin také depolarizuje nervová zakončení , což způsobuje bolest [6] .
Žírné buňky se nacházejí v lidském mozku , kde interagují s neuroimunitním systémem [4] . V mozku se žírné buňky nacházejí ve strukturách, které přenášejí viscerální senzorické signály (např. bolest) nebo vykonávají neuroendokrinní funkce, stejně jako v hematoencefalické bariéře. Jsou přítomny ve stopce hypofýzy , epifýze , thalamu , hypotalamu , area postrema [ v mozkovém kmeni , plexu choroidey a mozkových plen . V nervovém systému plní žírné buňky stejné základní funkce jako ve zbytku těla: účastní se alergických reakcí, reakcí vrozené a adaptivní imunity , autoimunitních reakcí a zánětů [4] [17] . Kromě toho jsou žírné buňky hlavní efektorové buňky , které jsou ovlivněny patogeny prostřednictvím osy střevo-mozek [18] [19] .
V trávicím traktu se mukoidní žírné buňky nacházejí v blízkosti zakončení senzorických nervů [20] [19] [18] . Když procházejí degranulací, uvolňují mediátory, které aktivují viscerální aferentní neurony a zvyšují v nich expresi membránových nociceptorů vazbou na odpovídající receptory na povrchu neuronů [20] . V důsledku tohoto procesu se může vyvinout neurogenní zánět, viscerální hypersenzitivita a poruchy motility střev [ 20] . Aktivované neurony uvolňují neuropeptidy , jako je látka P a CGRP , které se vážou na příslušné receptory na žírných buňkách a spouštějí jejich degranulaci, což vede k uvolňování látek, jako je β-hexosaminidáza, cytokiny, chemokiny, prostaglandin D2, leukotrieny, a eoxiny [20] .
Společný předek žírných buněk se nachází v kostní dřeni a ke konečné diferenciaci prekurzorů těchto buněk dochází ve slezině. Dále do krevního řečiště vstupují prekurzory žírných buněk, které mají u lidí fenotyp CD13 + CD33 + CD34 + CD38 + CD117 + . Z krevního řečiště migrují prekurzory žírných buněk do tkání (nejintenzivněji do střevní sliznice), kde je dokončena jejich diferenciace. Hlavními růstovými faktory žírných buněk jsou SCF a IL-3, kofaktory jsou IL-4, IL-9, IL-10 a nervový růstový faktor (NGF). Ve sliznicích je IL-33 nezbytný pro vývoj žírných buněk. Žírné buňky jsou velmi odolné (životnost se počítá v měsících a letech) a ve zralé formě si zachovávají schopnost dělení [21] .
Žírné buňky se vyskytují u zástupců všech tříd obratlovců . Zdá se, že FcεRI receptory v žírných buňkách byly získány pozdě v evoluci , protože IgE protilátky se nacházejí pouze u savců . Tryptáza a histamin jsou již přítomny v granulích žírných buněk kostnatých ryb a právě v nich se žírné buňky vytvarovaly do podoby, ve které jsou přítomny u vyšších obratlovců. Buňky, ze kterých se mohly vyvinout mastocyty, byly identifikovány u ascidiánů . Tyto buňky obsahují histamin a heparin a plní ochranné funkce. Některé hemocyty členovců jsou navíc strukturálně blízké žírným buňkám . První žírné buňky se pravděpodobně objevily asi před 450–500 miliony let u posledního společného předka cyklostomů , chrupavčitých ryb a vyšších obratlovců [22] .
Existuje skupina nemocí známých jako poruchy aktivace žírných buněk . Patří sem poruchy imunitního systému, které nejsou spojeny s infekcí patogenem a mají podobné příznaky spojené s předčasnou aktivací žírných buněk. Klasifikace poruch aktivace žírných buněk a jejich diagnostická kritéria byla navržena v roce 2010 [23] [24] .
Žírné buňky jsou základem rozvoje alergií a anafylaxe. Mnoho forem kožních a slizničních alergických reakcí je převážně spojeno s aktivací žírných buněk. Žírné buňky hrají klíčovou roli při vzniku astmatu , ekzému , svrabu , alergické rýmy a alergického zánětu spojivek . K odstranění příznaků alergie se často používají antihistaminika , která blokují vazbu histaminu na nervová zakončení. Přípravky na bázi kyseliny kromoglycové blokují vápníkové kanály nezbytné pro degranulaci žírných buněk, čímž stabilizují žírné buňky a zabraňují uvolňování histaminu a dalších mediátorů. Antagonisté leukotrienů , jako je montelukast a zafirlukast , blokují účinek leukotrienů a stále častěji se používají při léčbě symptomů alergie [6] . Při anafylaxi dochází k náhlému a silnému uvolnění obsahu granulí žírných buněk v těle, což může vést ke smrti [25] . Žírné buňky jsou spojovány s rozvojem několika autoimunitních onemocnění , jako je revmatoidní artritida a bulózní pemfigoid [26] .
Zvýšený počet žírných buněk a jejich CD34+ progenitorových buněk vede k rozvoji stavu známého jako mastocytóza [27] . Mastocytóza je často spojena s mutacemi v genu kódujícím CD117, receptor SCF [23] . Někdy se z mastocytů vyvinou nádory – mastocytomy , při kterých se v těle hromadí nadměrné množství mediátorů obsažených v granulích mastocytů [23] [24] . Mastocytomy jsou běžné u koček a psů [28] . Několik dalších neoplazií je spojeno s mastocyty , zejména extrémně agresivním sarkomem mastocytů [29] a akutní leukémií mastocytů [30] .
Žírné buňky byly poprvé popsány Paulem Ehrlichem v roce 1878 ve své doktorské práci , kde také charakterizoval jejich granule. Ehrlich se mylně domníval, že žírné buňky vyživují okolní tkáně, a tak je pojmenoval Mastzellen (z německého Mast – vykrmovat). Následně se ukázalo, že žírné buňky funkčně souvisejí s imunitním systémem [31] [32] .
![]() | |
---|---|
Slovníky a encyklopedie | |
V bibliografických katalozích |