Mast celler

Mastceller (även kända som mastocyter eller mastocyter [1] ) är vävnadsceller av myeloidserien som innehåller basofila granuler med histamin och heparin i cytoplasman . Till skillnad från basofiler , som också innehåller basofila granuler, kommer mastceller normalt aldrig in i blodomloppet . Mastceller är involverade i utvecklingen av inflammation , överkänslighetsreaktioner av den första (omedelbara) typen, försvar av kroppen mot flercelliga parasiter och andra patogener . , bildande av blod-hjärnbarriären och andra processer [2] [3] [4] . Mastceller ligger bakom utvecklingen av allergier och anafylaxi.

Mastceller finns i de flesta vävnader och tenderar att vara belägna nära kärl och nerver . De är särskilt många i vävnader som ligger på kroppens gräns mot den yttre eller inre miljön.

Allmänna egenskaper

Morfologiskt är mastceller mycket lika basofiler i blodomloppet. Både mastceller och basofiler innehåller basofila granulat med heparin och histamin. Det finns dock skillnader i struktur mellan de två typerna av celler: till exempel i mastceller är kärnan rundad och i basofiler är den uppdelad i lober. Mastcellernas runda kärna ligger centralt, ofta maskerad av cytoplasmatiska granuler [5] . Mastceller och basofiler binder till Fc- regionerna i immunglobulin E (IgE) -molekylerna som har bundit antigenet (tvärbindning), vilket resulterar i frisättning av innehållet i granulerna. På grund av deras likhet med basofiler, kallas mastceller ibland som vävnadsbasofiler. Dessutom är basofiler och mastceller härledda från samma CD34 - uttryckande benmärgsförälder . Basofiler lämnar benmärgen mogen, medan mognaden av mastceller fullbordas efter att de satt sig i vävnaderna. Platsen där mastceller sätter sig kan påverka vissa av deras egenskaper [6] .

Mastceller finns i de flesta vävnader och tenderar att vara belägna nära kärl och nerver . De är särskilt många i vävnader som ligger på kroppens gräns mot den yttre eller inre miljön: hud , slemhinnor i lungorna och matsmältningskanalen , såväl som i mun- och näshålan och bindhinnan [6] . I det submukosala lagret av slemhinnor, dermis , serösa membran , mjälte och perivaskulär bindväv, finns mastceller i en mängd av 10 4 -10 6 per 1 g vävnad. På histologiska preparat visualiseras mastceller lätt genom färgning med toluidinblått eller alcian blue [7] . Mastceller kännetecknas av effekten av metakromasi när de färgas med anilinfärgämnen på grund av den stora mängden syraradikaler av proteoglykaner [ 5] .

Mastceller når 10-20 mikron i diameter och har en oval form med en villös yta. Sammansättningen av molekylära markörer på ytan av mastceller ser ut som FcεRI + CD13 + CD29 + CD45 + CD117 + CD123 + . FcεRI är IgE -receptorer med hög affinitet . CD117 är receptorn för stamcellsfaktor (SCF) och CD123 är receptorn för IL-3 . Det är SCF och IL-3 som är de viktigaste tillväxtfaktorerna för mogna mastceller. Mastceller bär också på sina ytreceptorer för komplementkomponenterna C3b och C3d, vilket indikerar deras deltagande i medfödda immunitetsreaktioner . Dessutom bär mastceller MHC av båda klasserna, och på grund av närvaron av MHC klass II och CD86 , fungerar mastceller som antigenpresenterande celler , speciellt för Th2-celler [8] .

Den huvudsakliga morfologiska egenskapen hos mastceller är närvaron i cytoplasman av ett stort antal (från 10 till 150) basofila granuler, vars sammansättning varierar avsevärt mellan olika typer av mastceller. I alla mastceller innehåller granulerna vasoaktiva aminer (främst histamin), kondroitinsulfat A och C och/eller heparin (i vissa arter, till exempel kaniner , innehåller de också serotonin ), såväl som olika enzymer : proteaser , liksom som dehydrogenas , peroxidas , ribonukleas , histidin dekarboxylas och sura glykosaminoglykaner . Bland mastcellsproteinaser finns tryptaser som är nära trypsin i specificitet, kymaser som liknar kymotrypsin i specificitet och karboxipeptidas A [9] . Utöver dessa komponenter kan mastcellsgranuler innehålla ATP , lysosomala enzymer (β - hexosaminidas , β-glukuronidas , arylsulfataser ), lipidmediatorer eikosanoider ( tromboxaner , prostaglandin D2 C4 , leukotrien C4 , , trombocytaktiverande faktor ), cytokiner ( TNF-α , grundläggande fibroblasttillväxtfaktor , interleukin 4 (IL-4), stamcellsfaktor (SCF), kemokiner ), reaktiva syrearter [6] [10] [11] .

Hos människor är mastceller indelade i slemhinnor eller slemhinnor (typ t) och serösa (typ ct) baserat på deras placering och närvaron av tryptas (t) eller kymas (ct) i granulerna. Mukosala mastceller är belägna huvudsakligen i det submukosala lagret av slemhinnorna, och serösa - i de serösa håligheterna, dermis, tonsiller . Båda typerna av mastceller har sitt ursprung i benmärgen, men celler av t-typ är beroende av tymus för sin utveckling . Serösa mastceller är mer hållbara än slemhinneceller och större än slemhinneceller: deras diameter är 10-12 μm mot 5-10 μm i slemhinneceller [12] . Den huvudsakliga tillväxtfaktorn för båda typerna av mastceller är SCF, för slemmastceller fungerar IL-3 och IL-4 som en kofaktor, för serösa mastceller endast IL-3. Kondroitinsulfat är den dominerande proteoglykanen i mukosala mastceller, och heparin är den dominerande proteoglykanen i serösa celler. Slemmastceller uttrycker dessutom FcεRI mer intensivt och innehåller mer IgE i cytoplasman jämfört med serösa. Leukotriener är den dominerande eikosanoiden i mukosala mastceller och prostaglandiner i serösa mastceller [7] .

Aktivering

FcεR1 är en IgE-receptor med hög affinitet på ytan av mastceller. FcεR1 är en tetramer av en α-, en β- och två γ-kedjor förbundna med disulfidbryggor . IgE-bindningsstället bildas av den extracellulära delen av α-kedjan som innehåller två domäner nära immunglobulin [13] . β-kedjan och var och en av de två γ-kedjorna innehåller det ITAM aktiverande motivet . Den aktiverande signaleringskaskaden på FcεR1 utlöses när ITAMs i β- och y-kedjorna fosforyleras vid tyrosinrester [14] .

Signaleringsvägen som aktiveras när FcεR1 tvärbinder med ett allergen med deltagande av IgE är mycket lik den som utlöses när lymfocyter aktiveras av antigener . Tyrosinkinaset Lyn är bundet till den cytoplasmatiska delen av FcεR1 β-kedjan , och efter tvärbindning av FcεR1 med allergenet, fosforylerar det ITAM-motiv i β- och γ-kedjorna av FcεR1. Ett annat tyrosinkinas, Syk , binder till fosforylerade ITAMs i y-kedjorna och aktiveras [14] fosforylerar och aktiverar många andra proteiner , vilket ökar signalen [15] .

Bland de proteiner som aktiveras av Syk är proteinet LAT särskilt viktigt , som, som ett resultat av fosforylering, får förmågan att interagera med många proteiner. I synnerhet aktiveras fosfolipas C gamma (PLCγ) genom att binda till LAT och katalyserar klyvningen av fosfatidylinositol 4,5-bisfosfat till inositoltrifosfat (IP3) och diacylglycerol (DAG). IP3 ökar nivån av kalciumjoner i cytosolen och DAG aktiverar proteinkinas C (PKC). PKC fosforylerar myosin lätta kedjor , vilket gör att de basofila granulerna rör sig och når cellmembranet . Därefter smälter granulen samman med membranet med deltagande av SNARE- proteiner , och släpper dess innehåll till utsidan [14] .

Aktiverade mastceller syntetiserar och utsöndrar eikosanoider och cytokiner. Bland eikosanoider syntetiseras leukotrien C4 och prostaglandin E2 [9] mest aktivt i mastceller . Bildningen av eikosanoider styrs av det cytosoliska enzymet fosfolipas A 2 , som aktiveras av en ökning av kalciumkoncentrationen i cytosolen eller fosforylering [16] .

Enligt spektrumet av utsöndrade cytokiner är mastceller nära typ 2 T-hjälpare, eller Th2-celler. De producerar cytokiner såsom IL-3, IL-4, IL-5 , IL-6 , IL-10 , IL-13 , GM-CSF , såväl som pro- inflammatoriska cytokiner IL-1 , IL-8 , IL-12 , IL-18 , IL-21 , IL-23 , TNF-a och homeostatiska cytokiner IL-7 och IL-15 . De producerar också TGFβ , ett antal kemokiner och huvudtyper av interferoner . De flesta cytokiner syntetiseras av mastceller under påverkan av externa stimulatorer, och endast IL-4, TNF och GM-CSF utsöndras konstant av dem. Dessutom producerar aktiverade mastceller ett antal tillväxtfaktorer: vaskulär endoteltillväxtfaktor (VEGF), fibroblasttillväxtfaktor (FGF) och nervtillväxtfaktor (NGF) [9] .

Funktioner

Mastceller är involverade i utvecklingen av allergiska och anafylaktiska reaktioner. Frisättningen av innehållet i granulerna vid bindning av Fc-regionen av IgE-antikropparna som har bundit antigenet till FcεRI-receptorerna på mastceller leder till manifestationen av alla större omedelbara överkänslighetsreaktioner. Degranulering leder inte till celldöd, och efter frisättning av granulerna återställs. Dessutom utlöses degranulering av en ökning av den intracellulära koncentrationen av cAMP och den cytosoliska koncentrationen av kalciumjoner. På grund av närvaron av mönsterigenkänningsreceptorer TLR2 , TLR3 och TLR4 , kan mastceller direkt känna igen patogener och deras karakteristiska molekyler [9] . Dessutom, på grund av speciella receptorer på mastceller, kan vissa komplementkomponenter aktivera dem [6] .

Histamin, som är en del av mastcellsgranulat, orsakar expansion av postkapillära venuler , aktiverar endotelet och ökar vaskulär permeabilitet . Frisättningen av histamin leder till lokalt ödem (svullnad), rodnad, en ökning av temperaturen och inträde av andra immunceller i fokus för mastcellsaktivering. Histamin depolariserar också nervändarna , vilket orsakar smärta [6] .

Mastceller finns i den mänskliga hjärnan , där de interagerar med det neuroimmuna systemet [4] . I hjärnan finns mastceller i strukturer som överför viscerala sensoriska signaler (t.ex. smärta) eller utför neuroendokrina funktioner, såväl som i blod-hjärnbarriären. De finns i hypofysskaftet , epifysen , thalamus , hypotalamus , area postrema [ i hjärnstammen , plexus åderhinna och hjärnhinnan . I nervsystemet utför mastceller samma grundläggande funktioner som i resten av kroppen: de är involverade i allergiska reaktioner, medfödda och adaptiva immunreaktioner , autoimmuna reaktioner och inflammation [4] [17] . Dessutom är mastceller de huvudsakliga effektorcellerna som påverkas av patogener genom tarm-hjärnaxeln [18] [19] .

I matsmältningskanalen finns mucoida mastceller i anslutning till sensoriska nervändar [20] [19] [18] . När de genomgår degranulering frigör de mediatorer som aktiverar viscerala afferenta neuroner och ökar uttrycket av membrannociceptorer i dem genom att binda till motsvarande receptorer på ytan av neuroner [20] . Som ett resultat av denna process kan neurogen inflammation, visceral överkänslighet och tarmmotilitetsstörningar [ 20 ] utvecklas . Aktiverade neuroner frisätter neuropeptider , såsom substans P och CGRP , som binder till lämpliga receptorer på mastceller och utlöser deras degranulering, vilket leder till frisättning av substanser som β-hexosaminidas, cytokiner, kemokiner, prostaglandin D2, leukotriener, och eoxiner [20] .

Utveckling

Den gemensamma förfadern till mastceller finns i benmärgen, och den slutliga differentieringen av prekursorerna till dessa celler sker i mjälten. Vidare kommer mastcellprekursorer in i blodomloppet, som hos människor har fenotypen CD13 + CD33 + CD34 + CD38 + CD117 + . Från blodomloppet migrerar mastcellprekursorer till vävnader (mest intensivt till tarmslemhinnan), där deras differentiering är fullbordad. De huvudsakliga tillväxtfaktorerna för mastceller är SCF och IL-3, kofaktorer är IL-4, IL-9, IL-10 och nervtillväxtfaktor (NGF). I slemhinnor krävs IL-33 för utveckling av mastceller. Mastceller är mycket hållbara (livslängden beräknas i månader och år) och behåller i mogen form förmågan att dela sig [21] .

Evolution

Mastceller finns i representanter för alla klasser av ryggradsdjur . FcεRI-receptorer i mastceller verkar ha förvärvats sent i evolutionen , eftersom IgE-antikroppar endast finns i däggdjur . Tryptas och histamin finns redan i granulerna av mastceller hos benfiskar , och det är i dem som mastceller har tagit form i den form de finns hos högre ryggradsdjur. Celler från vilka mastocyter kan ha utvecklats har identifierats i ascidianer . Dessa celler innehåller histamin och heparin och utför skyddande funktioner. Dessutom är vissa leddjurshemocyter strukturellt nära mastceller . De första mastcellerna dök troligen upp för cirka 450-500 miljoner år sedan i den sista gemensamma förfadern till cyklostomas , broskfiskar och högre ryggradsdjur [22] .

Klinisk betydelse

Det finns en grupp sjukdomar som kallas mastcellsaktiveringsstörningar .  Dessa inkluderar störningar i immunsystemet som inte är förknippade med infektion av en patogen och har liknande symtom förknippade med tidig aktivering av mastceller. En klassificering av störningar av mastcellsaktivering och deras diagnostiska kriterier föreslogs 2010 [23] [24] .

Mastceller ligger bakom utvecklingen av allergier och anafylaxi. Många former av hud- och slemhinneallergiska reaktioner är främst förknippade med mastcellsaktivering. Mastceller spelar en nyckelroll i utvecklingen av astma , eksem , skabb , allergisk rinit och allergisk konjunktivit . För att eliminera symptomen på allergier används ofta antihistaminer som blockerar bindningen av histamin till nervändarna. Preparat baserade på kromoglycinsyra blockerar kalciumkanaler som är nödvändiga för mastcellsdegranulering, och stabiliserar därigenom mastceller och förhindrar frisättning av histamin och andra mediatorer. Leukotrienantagonister som montelukast och zafirlukast blockerar verkan av leukotriener och används i allt högre grad vid behandling av allergisymtom [ 6] . Vid anafylaxi sker en plötslig och kraftfull frisättning av innehållet i mastcellsgranulat i kroppen, vilket kan leda till döden [25] . Mastceller är associerade med utvecklingen av flera autoimmuna sjukdomar såsom reumatoid artrit och bullös pemfigoid [26] .

Ett ökat antal mastceller och deras CD34+ progenitorceller leder till utvecklingen av ett tillstånd som kallas mastocytos [27] . Mastocytos är ofta associerad med mutationer i genen som kodar för CD117, SCF-receptorn [23] . Ibland utvecklas tumörer från mastceller - mastocytom , där en överdriven mängd mediatorer som finns i mastcellsgranulat ackumuleras i kroppen [23] [24] . Mastocytom är vanliga hos katter och hundar [28] . Flera andra neoplasier är associerade med mastceller , särskilt det extremt aggressiva mastcellssarkomet [29] och akut mastcellsleukemi [30] .

Studiens historia

Mastceller beskrevs första gången av Paul Ehrlich 1878 i sin doktorsavhandling , där han också karakteriserade deras granulat. Ehrlich trodde felaktigt att mastceller ger näring åt de omgivande vävnaderna, så han döpte dem till Mastzellen (från tyska  Mast - att göda). Därefter visades mastceller vara funktionellt relaterade till immunsystemet [31] [32] .

Anteckningar

  1. ↑ labrocyter (otillgänglig länk) . Memidex. Hämtad 19 februari 2011. Arkiverad från originalet 6 november 2018. 
  2. ↑ Yarilin, 2010 , sid. 58.
  3. ↑ da Silva EZ , Jamur MC , Oliver C. Mastcellsfunktion: en ny vision av en gammal cell.  (engelska)  // The Journal Of Histochemistry And Cytochemistry : Official Journal Of The Histochemistry Society. - 2014. - Oktober ( vol. 62 , nr 10 ). - s. 698-738 . - doi : 10.1369/0022155414545334 . — PMID 25062998 .
  4. ↑ 1 2 3 Polyzoidis S. , Koletsa T. , Panagiotidou S. , Ashkan K. , Theoharides TC Mastceller vid meningiom och hjärninflammation.  (engelska)  // Journal Of Neuroinflammation. - 2015. - 17 september ( vol. 12 ). - S. 170-170 . - doi : 10.1186/s12974-015-0388-3 . — PMID 26377554 .
  5. ↑ 1 2 Junqueira, Carneiro, 2009 , sid. 120.
  6. ↑ 1 2 3 4 5 6 Prussin C. , Metcalfe DD 4. IgE, mastceller, basofiler och eosinofiler.  (engelska)  // The Journal Of Allergy And Clinical Immunology. - 2003. - Februari ( vol. 111 , nr 2 Suppl ). - s. 486-494 . - doi : 10.1067/mai.2003.120 . — PMID 12592295 .
  7. ↑ 1 2 Yarilin, 2010 , sid. 61.
  8. ↑ Yarilin, 2010 , sid. 60-61.
  9. ↑ 1 2 3 4 Yarilin, 2010 , sid. 60.
  10. ↑ Moon TC , Befus AD , Kulka M. Mastcellsmediatorer: deras differentiella frisättning och de involverade sekretoriska vägarna.  (engelska)  // Frontiers In Immunology. - 2014. - Vol. 5 . - S. 569-569 . - doi : 10.3389/fimmu.2014.00569 . — PMID 25452755 .
  11. ↑ Ashmole I. , Bradding P. Jonkanaler som reglerar mastcellbiologi.  (engelska)  // Clinical And Experimental Allergy : Journal Of The British Society for Allergy And Clinical Immunology. - 2013. - Maj ( vol. 43 , nr 5 ). - s. 491-502 . - doi : 10.1111/cea.12043 . — PMID 23600539 .
  12. ↑ Junqueira, Carneiro, 2009 , sid. 122.
  13. ↑ Kinet JP IgE-receptorn med hög affinitet (Fc epsilon RI): från fysiologi till patologi.  (engelska)  // Annual Review Of Immunology. - 1999. - Vol. 17 . - P. 931-972 . - doi : 10.1146/annurev.immunol.17.1.931 . — PMID 10358778 .
  14. ↑ 1 2 3 Abbas, Lichtman & Pillai, 2015 , sid. 423-424.
  15. ↑ Rivera J. , Cordero JR , Furumoto Y. , Luciano-Montalvo C. , Gonzalez-Espinosa C. , Kovarova M. , Odom S. , Parravicini V. Makromolekylära proteinsignaleringskomplex och mastcellsvar: en syn på organisationen av IgE-beroende mastcellssignalering.  (engelska)  // Molecular Immunology. - 2002. - September ( vol. 38 , nr 16-18 ). - P. 1253-1258 . - doi : 10.1016/s0161-5890(02)00072-x . — PMID 12217392 .
  16. ↑ Abbas, Lichtman, Pillai, 2015 , sid. 424.
  17. ↑ Ren H. , Han R. , Chen X. , Liu X. , Wan J. , Wang L. , Yang X. , Wang J. Potentiella terapeutiska mål för intracerebral blödning-associerad inflammation: En uppdatering.  (engelska)  // Journal Of Cerebral Blood Flow And Metabolism : Official Journal Of The International Society Of Cerebral Blood Flow And Metabolism. - 2020. - September ( vol. 40 , nr 9 ). - P. 1752-1768 . - doi : 10.1177/0271678X20923551 . — PMID 32423330 .
  18. ↑ 1 2 Carabotti M. , Scirocco A. , Maselli MA , Severi C. Tarm-hjärnans axel: interaktioner mellan enterisk mikrobiota, centrala och enteriska nervsystem.  (engelska)  // Annals Of Gastroenterology. - 2015. - April ( vol. 28 , nr 2 ). - S. 203-209 . — PMID 25830558 .
  19. ↑ 1 2 Budzyński J. , Kłopocka M. Hjärna-tarmaxeln i patogenesen av Helicobacter pylori-infektion.  (engelska)  // World Journal Of Gastroenterology. - 2014. - 14 maj ( vol. 20 , nr 18 ). - P. 5212-5225 . - doi : 10.3748/wjg.v20.i18.5212 . — PMID 24833851 .
  20. ↑ 1 2 3 4 Wouters MM , Vicario M. , Santos J. Mastcellernas roll i funktionella GI-störningar.  (engelska)  // Gut. - 2016. - Januari ( vol. 65 , nr 1 ). - S. 155-168 . - doi : 10.1136/gutjnl-2015-309151 . — PMID 26194403 .
  21. ↑ Yarilin, 2010 , sid. 59.
  22. ↑ Crivellato E. , Ribatti D. Mastcellen: ett evolutionärt perspektiv.  (engelska)  // Biologiska recensioner av Cambridge Philosophical Society. - 2010. - Maj ( vol. 85 , nr 2 ). - s. 347-360 . - doi : 10.1111/j.1469-185X.2009.00105.x . — PMID 19961471 .
  23. ↑ 1 2 3 Frieri M. Mastcellsaktiveringssyndrom.  (engelska)  // Clinical Reviews In Allergy & Immunology. - 2018. - Juni ( vol. 54 , nr 3 ). - s. 353-365 . - doi : 10.1007/s12016-015-8487-6 . — PMID 25944644 .
  24. ↑ 1 2 Akin C. , Valent P. , Metcalfe DD Mastcellsaktiveringssyndrom: Föreslagna diagnostiska kriterier.  (engelska)  // The Journal Of Allergy And Clinical Immunology. - 2010. - December ( vol. 126 , nr 6 ). - P. 1099-1104 . - doi : 10.1016/j.jaci.2010.08.035 . — PMID 21035176 .
  25. ↑ Junqueira, Carneiro, 2009 , sid. 123.
  26. ↑ Lee DM , Friend DS , Gurish MF , Benoist C. , Mathis D. , Brenner MB Mastceller: en cellulär länk mellan autoantikroppar och inflammatorisk artrit.  (engelska)  // Science (New York, NY). - 2002. - 6 september ( vol. 297 , nr 5587 ). - P. 1689-1692 . - doi : 10.1126/science.1073176 . — PMID 12215644 .
  27. ↑ Horny HP , Sotlar K. , Valent P. Mastocytosis: toppmoderna.  (engelska)  // Pathobiology : Journal Of Immunopathology, Molecular And Cellular Biology. - 2007. - Vol. 74 , nr. 2 . - S. 121-132 . - doi : 10.1159/000101711 . — PMID 17587883 .
  28. ↑ Kutan mastcellstumörer . Merck Veterinary Manual (2006). Hämtad 8 juli 2007. Arkiverad från originalet 23 maj 2007.
  29. ↑ Chott A. , Guenther P. , Huebner A. , ​​Selzer E. , Parwaresch RM , Horny HP , Valent P. Morfologiska och immunfenotypiska egenskaper hos neoplastiska celler i ett fall av mastcellssarkom.  (engelska)  // The American Journal Of Surgical Pathology. - 2003. - Juli ( vol. 27 , nr 7 ). - P. 1013-1019 . - doi : 10.1097/00000478-200307000-00019 . — PMID 12826896 .
  30. ↑ Lichtman MA , Segel GB Ovanliga fenotyper av akut myelogen leukemi: basofila, mastcells-, eosinofila och myeloida dendritiska cellsubtyper: en översikt.  (engelska)  // Blood Cells, Molecules & Diseases. - 2005. - November ( vol. 35 , nr 3 ). - s. 370-383 . - doi : 10.1016/j.bcmd.2005.08.006 . — PMID 16203163 .
  31. ↑ Ehrlich P. Beiträge zur Theorie und Praxis der histologischen Färbung  (tyska) . — Leipzigs universitet, 1878.
  32. ↑ Mastocyt - Definition (inte tillgänglig länk) . Hämtad 16 augusti 2010. Arkiverad från originalet 3 februari 2010. 

Litteratur

  Gå till Wikidata-objektet  Tematiska platser
Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger