Modificările patologice ale granulocitelor și monocitelor (1)

Leucocitele sunt cele mai importante componente celulare ale răspunsurilor inflamator şi imun, fiind reprezentate de neutrofile, limfocite B şi de celule "natural killer" (NK), monocite, eozinofile şi bazofile. Aceste celule au funcţii specifice, cum sunt producerea de anticorpi de către limfocitele B sau distrugerea bacteriilor de către neutrofile, dar în nici o boală infecţioasă rolul exact al fiecărui tip de celulă nu este complet elucidat. Astfel, deşi se cunoaşte că neutrofilele au un rol esenţial în apărarea antibacteriană a gazdei, există din ce în ce mai multe dovezi asupra importantului rol jucat de neutrofile în infecţiile virale.

Sângele este cea mai accesibilă sursă de leucocite şi serveşte drept vehicul pentru transportul lor la ţesuturi, din măduva osoasă unde se formează. Se ştie că diferitele tipuri de leucocite derivă dintr-o celulă stem comună din măduva osoasă. Trei sferturi din celulele nucleate ale măduvei sunt responsabile pentru producerea de leucocite. Maturarea leucocitelor în măduvă este controlată de un număr de factori cunoscuţi drept factori stimulatori ai coloniilor şi de interleukine. Deoarece alterarea numărului şi tipului leucocitelor se asociază frecvent cu un proces patologic, numărul total de leucocite (L - celule/microlitru) şi numărul diferitelor tipuri de leucocite este frecvent determinat. Acum ne vom concentra asupra neutrofilelor, monocitelor şi eozinofilelor.

Să începem cu neutrofilele! La oamenii normali, neutrofilele sunt produse numai în măduva osoasă. Cele mai bun estimări indică faptul că numărul adecvat al celulelor stem pentru a susţine hematopoieza este de 400 - 500. Există dovezi convingătoare că monocitele şi macrofagele tisulare umane produc factori stimulanţi ai coloniilor, hormoni necesari creşterii monocitelor şi neutrofilelor în măduva osoasă. Nu numai că sistemul hematopoietic produce destule neutrofile (aproximativ 1,3 ori 10 la puterea 11 pe zi la o persoană de 80 kg) pentru a îndeplini funcţiile fiziologice, dar are şi o mare rezervă depozitată în măduvă, ce poate fi mobilizată ca răspuns la infecţie sau inflamaţie.

Creşterea numărului de neutrofile în sânge este denumită neutrofilie, iar prezenţa celulelor imature este denumită deplasare la stânga. Scăderea numărului neutrofilelor circulante este denumită neutropenie. Neutrofilele şi monocitele provin din celulele stem pluripotente, sub influenţa citokinelor şi a factorilor de stimulare a coloniilor.

Mieloblastul este primul precursor care poate fi recunoscut, urmat fiind de promielocit. Promielocitul evoluează dacă sunt produse granulele lizozomale clasice, denumite granule primare sau azurofile. Granulele primare conţin hidrolaze, elastaze, mieloperoxidaze, proteine cationice şi proteine bactericide care cresc permeabilitatea (PCP), importante pentru distrugerea bacteriilor gram-negative. Granulele azurofile conţin şi proteine de protecţie (defensine), o familie de polipeptide bogate în cisteină, cu o activitate antimicrobiană largă împotriva bacteriilor, fungilor şi a unor viruşi cu înveliş.

Promielocitul se divide şi dă naştere mielocitului, o celulă răspunzătoare pentru sinteza granulelor secundare sau specifice ce conţin constituenţi unici (specifici) cum sunt lactoferina, proteinele ce leagă vitamina B12, componentele membranare ale nicotinamid-adenin-dinucleotid fosfat (NADPH) oxidazei necesară în procesele de producţie a hidrogenului peroxid, histaminaze şi receptori pentru unii factori chemotactici şi proaderenţi (CR3), ca şi receptori pentru laminina din ţesut conjunctiv. Granulele secundare nu conţin hidrolaze acide şi, de aceea, nu sunt lizozomi clasici.

Ei sunt eliberaţi prompt în spaţiul extracelular şi mobilizarea lor este probabil importantă în modularea inflamaţiei. Pe parcursul etapelor finale de maturaţie nu există diviziune, celula trecând prin stadiul de metamielocit şi apoi de neutrofil tânăr, cu un nucleu de formă alungită. Când celulele tinere se maturează, nucleul devine lobat. Nucleul neutrofilelor conţine în mod normal până la 4 segmente. Segmentarea excesivă (mai mare de 5 lobi nucleari) poate fi manifestarea unui deficit de vitamină B12. Anomalia Pelger-Huet, o caracteristică moştenită, benignă şi rară, duce la apariţia neutrofilelor cu nuclei bilobaţi, ce trebuie distinse de formele tinere. Rolul fiziologic al nucleilor multilobaţi ai neutrofilelor este necunoscut, dar acesta poate permite o mai mare deformare a neutrofilelor în timpul migraţiei spre ţesuturi, la locul inflamaţiei.

La debutul infecţiei bacteriene severe, ocazional, sunt observate granulele citoplasmatice proeminente ale neutrofilelor, denumite granulaţii toxice. Se ştie că granulele toxice sunt granule azurofile imature sau colorate anormal. Incluziunile citoplasmatice, denumite şi corpi Dohle, pot fi observate în timpul infecţiilor şi, probabil, sunt fragmente ale reticulului endoplasmatic bogat în ribozomi. Vacuolele mari ale neutrofilelor sunt frecvent prezente în infecţiile bacteriene acute şi se formează probabil prin pinocitoză (internalizare). Neutrofilele au fost considerate mult timp o populaţie omogenă de celule. Totuşi, studiile asupra funcţiei neutrofilelor au sugerat că sunt heterogene. Recent au fost sintetizaţi anticorpi monoclonali care recunosc numai un subgrup din neutrofilele mature. Semnificaţia heterogenităţii neutrofilelor este necunoscută.

Să abordăm acum sinteza medulară şi compartimentul circulator! Semnale specifice, cuprinzând interleukina (IL) , factorul de necroză tumorală alfa (TNF), factorii de stimulare ai coloniilor, fracţiunea C3 a complementului şi poate alte citokine, mobilizează leucocitele din măduva osoasă şi le eliberează în sânge într-o formă inactivă. În condiţii normale, aproape 90% din rezerva de neutrofile se află în măduvă, 2-3% în circulaţie şi restul în ţesuturi. În circulaţie există două componente dinamice: neutrofilele libere şi cele marginate.

Compartimentul neutrofilelor libere reprezintă aproape jumătate din neutrofile în starea bazală şi este format din acele celule care se află în sânge şi nu în contact cu endoteliul. În circulaţia pulmonară, unde există un pat capilar extins (aproximativ 1.000 capilare per alveolă), marginaţia apare deoarece capilarele au aproape aceeaşi mărime ca cea a neutrofilelor mature. De aceea, deformabilitatea şi fluiditatea neutrofilelor sunt necesare pentru a realiza un tranzit prin patul capilar pulmonar. Rigiditatea crescută a neutrofilelor şi deformabilitatea scăzută duc la creşterea marginaţiei şi a sechestrării acestora în plămâni.

În schimb, în venulele postcapilare sistemice, marginaţia este mediată prin interacţiuni cu molecule specifice de suprafaţă. Selectinele sunt glicoproteine exprimate pe neutrofile şi celule endoteliale, printre altele, care determină o scădere a afinităţii ce duce la "rularea" neutrofilelor de-a lungul suprafeţei endoteliale. Pe neutrofile, moleculele de L-selectină (CD 62L) se leagă de proteinele glicozilate de pe celulele endoteliale. Glicoproteinele neutrofilelor, dintre care cea mai importantă este sialyl-Lewis, sunt ţinte de care se leagă selectinele celulelor endoteliale şi alte leucocite. Ca răspuns la stimulii chemotactici veniţi de la ţesuturile lezate sau substanţele sintetizate de bacterii, adezivitatea neutrofilelor creşte, acestea "lipindu-se" de endoteliu prin intermediul integrinelor. Integrinele sunt glicoproteine leucocitare formate din complexe de CD18 lanţ beta cu CD11a, b şi c, mediind legarea la receptorii endoteliali specifici.

Receptorii pentru factorii chemotactici şi opsonine sunt şi ei mobilizaţi (fagocitele orientează spre sursa chemotactică în spaţiul extravascular, le creşte mobilitatea - chemokineză şi migrează - chemotaxis spre ţesuturi). Biologia şi biochimia celulară a acestor procese sunt uşor de sesizat. Procesul de migrare în ţesuturi este denumit diapedeză şi implică strecurarea neutrofilelor printre celulele endoteliale postcapilare, deschizând astfel joncţiunile între celulele adiacente, pentru a permite trecerea leucocitelor.

Diapedeza implică molecula de adeziune plachetară/ endotelială (PECAM) 1 (CD 31), care este exprimată atât pe leucocitele migrate, cât şi pe celulele endoteliale. Răspunsul endotelial (flux sanguin crescut secundar vasodilataţiei şi permeabilităţii crescute) este mediat de anafilatoxine, la fel ca şi de vasodilatatoare ca histamina, bradikinina, serotonina şi prostaglandinele E şi I. La adulţii sănătoşi, cele mai multe neutrofile părăsesc organismul prin mucoasa tractului gastrointestinal. În mod normal, neutrofilele rămân un timp relativ scurt în circulaţie, având un timp de înjumătăţire de 6-7 ore. Neutrofilele senescente sunt eliminate din circulaţie de către macrofagele din splină şi plămâni. Odată ajunse în ţesuturi, neutrofilele eliberează enzime, ca elastaza şi colagenaza, care ajută la formarea cavităţii abcesului.

Neutrofilele ingeră (fagocitoză) materialele patogenice care au fost modificate corect (opsonizate) de substanţe ca IgG şi fracţiunea C3b a complementului. Fibronectina şi tetrapeptidul tuftsină facilitează procesul de fagocitoză. Concomitent cu fagocitoza apare o creştere bruscă a consumului de oxigen şi a activării şuntului hexoză-monofosfat. Oxidaza NADPH asociată membranei, formată din componente membranare şi ale citosolului, este asamblată şi catalizează reducerea oxigenului la anionul superoxid, care este convertit apoi la apă oxigenată şi alţi produşi toxici ai oxigenului (cum ar fi apa oxigenată şi radicalul hidroxil).

Apa oxigenată + cloridul + mieloperoxidaza neutrofilică formează un sistem foarte toxic, care generează acid hipocloros, hipoclorit şi clor. Aceşti produşi oxidează şi halogenează microorganismele şi celulele tumorale, şi, necontrolate, pot leza ţesuturile gazdei. Proteinele puternic cationice şi cele de apărare participă şi ele la distrugerea microbilor. Alte enzime, precum lizozimul şi proteazele acide, ajută la digerarea resturilor microbiene. După 1-4 zile în ţesuturi, neutrofilele mor. În unele situaţii, cum ar fi imunitatea de hipersensibilitate întârziată, acumularea monocitelor apare în 6-12 ore după iniţierea inflamaţiei.

Neutrofilele, monocitele, microorganismele în diferite stadii de digestie şi celulele alterate ale ţesuturilor din jur formează exsudatul inflamator, puroiul. Neutrofilele eliberează în circulaţie moleculele de selectină-L la intrarea în locul inflamaţiei. Mieloperoxidaza (denumită în trecut verdoperoxidaza) conferă puroiului culoarea verde caracteristică şi poate participa la încetarea procesului inflamator prin inhibarea factorilor chemotactici şi imobilizarea fagocitelor. Neutrofilele reacţionează la o serie de citokine care modulează răspunsul inflamator. O clasă de peptide postinflamatorii importante pentru recrutarea şi activarea monocitelor şi neutrofilelor, ce se extinde rapid, este  cea a chemokinelor (citokine chemotactice).

Aceste mici proteine sunt produse de multe tipuri de celule, inclusiv celulele endoteliale, fibroblaşti, celule epiteliale, neutrofilele şi monocitele şi sunt necesare în dezvoltarea răspunsului inflamator. Chemochinele îşi transmit semnalele prin receptorii legaţi de proteina G heterotrimerică, care au 7 domenii răspândite pe membrana celulară, acelaşi tip de receptor de suprafaţă ce mediază răspunsul la factorii chemotactici clasici N-f-metleufe şi C5a. Există două clase majore funcţionale şi structurale de chemokine: chemokinele alfa, ce sunt chemotactice în special pentru neutrofile, în timp ce chemokinele beta sunt tactice mai mult pentru monocite şi limfocite.

Gata pentru azi! Continuăm, data viitoare, cu anomalii ale neutrofilelor, şi ce mai trebuie pe acolo...

Până atunci şi pentru totdeauna, înţelegere, dragoste şi recunoştinţă!

Dorin, Merticaru