Neutrofil - Neutrophil

Neutrofil
Blausen 0676 Neutrofil (afgrøde) .png
3D -gengivelse af en neutrofil
Neutrofiler.jpg
Neutrofiler med segmenterede kerner omgivet af erytrocytter og blodplader . Intra-cellulære granulater er synlige i cytoplasmaet ( Giemsa farvet ).
detaljer
System Immunsystem
Fungere Fagocytose
Identifikatorer
MeSH D009504
TH H2.00.04.1.02012
FMA 62860
Anatomiske termer for mikroanatomi

Neutrofiler (også kendt som neutrocytter eller heterofiler ) er den mest udbredte type granulocytter og udgør 40% til 70% af alle hvide blodlegemer hos mennesker. De udgør en væsentlig del af det medfødte immunsystem , med deres funktioner varierende i forskellige dyr.

De dannes af stamceller i knoglemarven . De er kortvarige og meget bevægelige eller mobile, da de kan trænge ind i dele af væv, hvor andre celler/molekyler ikke kan. Neutrofiler kan opdeles i segmenterede neutrofiler og bandede neutrofiler (eller bånd ). De udgør en del af familien polymorphonuclear celler (PMN'er) sammen med basofiler og eosinofiler .

Navnet neutrofil stammer fra farvningskarakteristika på hæmatoxylin og eosin ( H&E ) histologiske eller cytologiske præparater. Mens basofile hvide blodlegemer pletter mørkeblå og eosinofile hvide blodlegemer pletter lyse røde, neutrofiler pletter en neutral pink. Normalt indeholder neutrofiler en kerne opdelt i 2-5 lapper.

Neutrofiler er en type fagocyt og findes normalt i blodbanen . I begyndelsen ( akut ) fase af betændelse , især som følge af bakteriel infektion , miljøeksponering og nogle kræftformer, er neutrofiler en af ​​de første reagerende på inflammatoriske celler til at migrere mod inflammationsstedet. De migrerer gennem blodkarrene og derefter gennem interstitiel væv, efter kemiske signaler, såsom interleukin-8 (IL-8), C5a , fMLP , leukotrien B4 , og H 2 O 2 i en proces kaldet kemotaxi . De er de dominerende celler i pus og tegner sig for dets hvidlige/gullige udseende.

Neutrofiler rekrutteres til skadestedet inden for få minutter efter traumer og er kendetegnende for akut inflammation; På grund af at nogle patogener er ufordøjelige, er de imidlertid muligvis ikke i stand til at løse visse infektioner uden hjælp fra andre typer immunceller.

Struktur

Neutrofil granulocyt vandrer fra blodkaret til matricen og udskiller proteolytiske enzymer for at opløse intercellulære forbindelser (til forbedring af dets mobilitet) og omslutte bakterier gennem fagocytose.
Hypersegmenteret neutrofil

Når de klæber til en overflade, har neutrofile granulocytter en gennemsnitlig diameter på 12-15  mikrometer (µm) i perifere blodudstrygninger . I suspension har humane neutrofiler en gennemsnitlig diameter på 8,85 µm.

Med eosinofilen og basofilen danner de klassen af polymorfonukleære celler , opkaldt efter kernens multilobulerede form (sammenlignet med lymfocytter og monocytter , de andre typer hvide celler). Kernen har et karakteristisk fligede udseende, de separate lober forbundet med kromatin . Nukleolus forsvinder, når neutrofilen modnes, hvilket er noget, der sker i kun få andre typer af kernede celler. Op til 17% af de kvindelige menneskelige neutrofile kerner har et trommestikformet vedhæng, der indeholder det inaktiverede X-kromosom . I cytoplasmaet er Golgi -apparatet lille, mitokondrier og ribosomer er sparsomme, og det ru endoplasmatiske retikulum er fraværende. Cytoplasma indeholder også omkring 200 granulater, hvoraf en tredjedel er azurofil .

Neutrofiler vil vise stigende segmentering (mange segmenter af kernen), når de modnes. En normal neutrofil skal have 3-5 segmenter. Hypersegmentering er ikke normal, men forekommer ved nogle lidelser, især vitamin B 12 -mangel . Dette noteres i en manuel gennemgang af blodudtværingen og er positiv, når de fleste eller alle neutrofiler har 5 eller flere segmenter.

Referenceområder for blodprøver af hvide blodlegemer, der sammenligner mængden af ​​neutrofile (vist med pink) med andre cellers

Neutrofiler er de mest almindelige hvide blodlegemer hos mennesker (cirka 10 11 produceres dagligt); de tegner sig for cirka 50–70% af alle hvide blodlegemer (leukocytter). Den angivne normale område for humane blodtal varierer mellem laboratorier, men en neutrofiltal på 2,5-7,5 × 10 9 / L er en standard normale område. Mennesker af afrikansk og mellemøstlig afstamning kan have lavere tal, som stadig er normale. En rapport kan opdele neutrofiler i segmenterede neutrofiler og bånd .

Når de cirkulerer i blodbanen og inaktiveres, er neutrofiler sfæriske. Når de er aktiveret, ændrer de form og bliver mere amorfe eller amøblignende og kan forlænge pseudopoder, når de jager efter antigener .

I 1973 blev Sanchez et al. fandt ud af, at neutrofilers evne til at opsluge bakterier reduceres, når simple sukkerarter som glucose, fructose samt saccharose, honning og appelsinsaft blev indtaget, mens indtagelse af stivelse ikke havde nogen effekt. Faste derimod styrket neutrofilernes fagocytiske evne til at opsluge bakterier. Det blev konkluderet, at funktionen og ikke antallet af fagocytter i opslugende bakterier blev ændret ved indtagelse af sukker. I 2007 fandt forskere ved Whitehead Institute of Biomedical Research, at neutrofiler i forhold til et udvalg af sukkerarter på mikrobielle overflader reagerede fortrinsvis på nogle typer sukkerarter. Neutrofilerne opsluger og dræber fortrinsvis beta-1,6-glucan-mål sammenlignet med beta-1,3-glucan-mål.

Udvikling

Levetid

HSC = hæmatopoietisk stamcelletransplantation , stamfader = progenitorcelle , L-blast = lymfoblast , lymfocyt , Mo-blast = Monoblast , monocyt , Myeloblasttypen , Pro-M = promyelocyt , myelocyt , Meta-M = Metamyelocyte , Neutrofil, Eosinophil , basofil, Pro -E = Proerythroblast, Baso-E = Basophilic erythroblast, poly-e = Polykromatisk erythroblast, Ortho-E = ortokromatisk erythroblast, Erythrocyt , Promegakaryocyt , megakaryocyt , Trombocyt

Den gennemsnitlige levetid for inaktiverede humane neutrofiler i kredsløbet er blevet rapporteret af forskellige metoder til at være mellem 5 og 135 timer.

Ved aktivering margerer de sig (placerer sig ved siden af ​​blodkarets endotel) og gennemgår selectin -afhængig opsamling efterfulgt af integrin -afhængig adhæsion i de fleste tilfælde, hvorefter de vandrer ind i væv, hvor de overlever i 1-2 dage.

Neutrofiler er meget mere talrige end de længere levetid monocyt / makrofag fagocytter. Et patogen (sygdomsfremkaldende mikroorganisme eller virus) vil sandsynligvis først støde på en neutrofil. Nogle eksperter antager, at neutrofilernes korte levetid er en evolutionær tilpasning. Den korte levetid af neutrofiler Minimerer udbredelse af disse patogener, der snylter fagocytter fordi jo mere tid sådanne parasitter tilbringer uden for en vært celle , jo mere sandsynligt vil blive ødelagt af en komponent af kroppens forsvar. Også, fordi neutrofile antimikrobielle produkter også kan beskadige værten væv , deres korte, begrænsede levetid skade på værten under betændelse .

Neutrofiler fjernes efter fagocytose af patogener af makrofager. PECAM-1 og phosphatidylserin på celleoverfladen er involveret i denne proces.

Fungere

Kemotaksi

Neutrofiler gennemgår en proces kaldet chemotaxis via amoeboid bevægelse , som gør det muligt for dem at migrere mod infektions- eller betændelsessteder. Celleoverfladereceptorer tillader neutrofiler at detektere kemiske gradienter af molekyler, såsom interleukin-8 (IL-8), interferon gamma (IFN-γ), C3a, C5a og Leukotrien B4 , som disse celler bruger til at styre deres migrationsvej.

Neutrofiler har en række specifikke receptorer, herunder dem til komplement , cytokiner som interleukiner og IFN-y, kemokiner , lektiner og andre proteiner. De udtrykker også receptorer for at detektere og klæbe til endotel- og Fc -receptorer for opsonin .

I leukocytter, der reagerer på et kemoattraktant , reguleres den cellulære polaritet ved aktiviteter af små Rho guanosintrifosfataser ( Rho GTPaser ) og phosphoinositid 3-kinaser ( PI3K'er ). I neutrofiler regulerer lipidprodukter fra PI3K'er aktivering af Rho GTPaser og er nødvendige for cellemotilitet . De akkumuleres asymmetrisk til plasmamembranen ved forkanten af ​​polariserede celler. Rumlig regulering af Rho GTPaser og organisering af cellens forkant, PI3K'er og deres lipidprodukter kan spille en afgørende rolle ved etablering af leukocytpolaritet, som kompassmolekyler, der fortæller cellen, hvor de skal kravle.

Det er blevet vist hos mus, at neutrofiler under visse betingelser har en bestemt type migrationsadfærd, der kaldes neutrofilsværmning, hvorunder de migrerer på en meget koordineret måde og akkumuleres og klynger sig til inflammationssteder.

Antimikrobiel funktion

Da neutrofiler er meget bevægelige , samler de sig hurtigt ved et infektionsfokus , tiltrukket af cytokiner udtrykt af aktiveret endotel , mastceller og makrofager . Neutrofiler udtrykker og frigiver cytokiner, som igen forstærker inflammatoriske reaktioner af flere andre celletyper.

Ud over at rekruttere og aktivere andre celler i immunsystemet spiller neutrofiler en central rolle i frontlinjenes forsvar mod invaderende patogener. Neutrofiler har tre metoder til direkte angreb på mikroorganismer: fagocytose (indtagelse), degranulering (frigivelse af opløselige antimikrobielle stoffer) og dannelse af neutrofile ekstracellulære fælder (NET).

Fagocytose

Lange stavformede bakterier, hvoraf den ene er delvist opslugt af en større klatformet hvid blodlegeme.  Celleformen forvrænges af ufordøjet bakterie inde i den.
Scanning elektronmikrograf af en neutrofil (gul) fagocytoserende miltbrandbaciller (orange). Skala bar er 5 um.

Neutrofiler er fagocytter , der er i stand til at indtage mikroorganismer eller partikler. For at mål kan genkendes, skal de være belagt med opsoniner - en proces kendt som antistofopsonisering . De kan internalisere og dræbe mange mikrober , hver fagocytiske hændelse resulterer i dannelsen af ​​et fagosom, i hvilket reaktive iltarter og hydrolytiske enzymer udskilles. Forbruget af ilt under dannelsen af ​​reaktive iltarter er blevet betegnet " respiratorisk burst ", selvom det ikke er relateret til respiration eller energiproduktion.

Åndedrætsudbruddet involverer aktivering af enzymet NADPH oxidase , som producerer store mængder superoxid , en reaktiv iltart. Superoxid henfalder spontant eller nedbrydes via enzymer kendt som superoxiddismutaser (Cu/ZnSOD og MnSOD) til hydrogenperoxid, som derefter omdannes til hypochlorsyre (HClO) af det grønne hæm -enzym myeloperoxidase . Det menes, at de bakteriedræbende egenskaber ved HClO er nok til at dræbe bakterier, der fagocyteres af neutrofilen, men dette kan i stedet være et trin, der er nødvendigt for aktivering af proteaser.

Selvom neutrofiler kan dræbe mange mikrober, ændrer neutrofilers interaktion med mikrober og molekyler produceret af mikrober ofte neutrofilomsætning. Mikrobernes evne til at ændre neutrofilers skæbne er meget varieret, kan være mikrobespecifik og spænder fra forlængelse af neutrofil levetid til at forårsage hurtig neutrofil lysering efter fagocytose. Chlamydia pneumoniae og Neisseria gonorrhoeae er rapporteret at forsinke neutrofil apoptose. Nogle bakterier-og dem, der overvejende er intracellulære patogener-kan således forlænge neutrofil levetid ved at forstyrre den normale proces med spontan apoptose og/eller PICD (fagocytose-induceret celledød). I den anden ende af spektret er nogle patogener såsom Streptococcus pyogenes i stand til at ændre neutrofil skæbne efter fagocytose ved at fremme hurtig cellelyse og/eller accelerere apoptose til sekundær nekrose.

Degranulering

Neutrofiler frigiver også et sortiment af proteiner i tre granulatyper ved en proces kaldet degranulering . Indholdet af disse granulater har antimikrobielle egenskaber og hjælper med at bekæmpe infektion.

Granulat type Protein
Azurofile granulater (eller "primære granulater") Myeloperoxidase , bakteriedræbende/permeabilitet-stigende protein (BPI), defensiner og serinproteaserne neutrofil elastase og cathepsin G
Specifikke granulater (eller "sekundære granulater") Alkalisk phosphatase , lysozym , NADPH oxidase , collagenase , lactoferrin , histaminase og cathelicidin
Tertiære granulater Cathepsin , gelatinase og collagenase

Neutrofile ekstracellulære fælder

I 2004 beskrev Brinkmann og kolleger en slående observation om, at aktivering af neutrofiler forårsager frigivelse af weblignende strukturer af DNA; dette repræsenterer en tredje mekanisme til at dræbe bakterier. Disse neutrofile ekstracellulære fælder (NET) omfatter et væv af fibre sammensat af kromatin og serinproteaser, der fanger og dræber ekstracellulære mikrober. Det foreslås, at NET giver en høj lokal koncentration af antimikrobielle komponenter og binder, afvæbner og dræber mikrober uafhængigt af fagocytisk optagelse. Ud over deres mulige antimikrobielle egenskaber kan NET'er tjene som en fysisk barriere, der forhindrer yderligere spredning af patogener. Fangst af bakterier kan være en særlig vigtig rolle for NET i sepsis , hvor NET dannes i blodkar. For nylig har NET vist sig at spille en rolle ved inflammatoriske sygdomme, da NET kan påvises ved præeklampsi , en graviditetsrelateret inflammatorisk lidelse, hvor neutrofiler vides at blive aktiveret. Neutrofil NET -dannelse kan også påvirke hjerte -kar -sygdomme , da NET kan påvirke trombedannelse i kranspulsårer . NET er nu kendt for at udvise pro- trombotiske effekter både in vitro og in vivo .

Klinisk betydning

Mikrograf, der viser flere neutrofiler under en akut betændelse

Lavt antal neutrofiler kaldes neutropeni . Dette kan være medfødt (udviklet ved eller før fødslen), eller det kan udvikle sig senere, som i tilfælde af aplastisk anæmi eller nogle former for leukæmi . Det kan også være en bivirkning af medicin , mest fremtrædende kemoterapi . Neutropeni gør en person meget modtagelig for infektioner. Det kan også være resultatet af kolonisering af intracellulære neutrofile parasitter.

Ved alfa 1-antitrypsinmangel hæmmes den vigtige neutrofile elastase ikke tilstrækkeligt af alfa 1-antitrypsin , hvilket fører til overdreven vævsskade i nærvær af betændelse-den mest fremtrædende er emfysem . Negative virkninger af elastase er også blevet vist i tilfælde, hvor neutrofiler aktiveres overdrevent (hos ellers raske personer) og frigiver enzymet i ekstracellulært rum. Ureguleret aktivitet af neutrofil elastase kan føre til afbrydelse af lungebarrieren, der viser symptomer, der svarer til akut lungeskade . Enzymet påvirker også makrofagers aktivitet ved at spalte deres tolignende receptorer (TLR'er) og nedregulere cytokinekspression ved at hæmme nuklear translokation af NF-KB .

Ved familiær middelhavsfeber (FMF) fører en mutation i pyrin (eller marenostrin ) genet, der hovedsageligt udtrykkes i neutrofile granulocytter, til en konstitutivt aktiv akutfaserespons og forårsager angreb af feber , artralgi , peritonitis og-til sidst- amyloidose .

Fald i neutrofil funktion har været forbundet med hyperglykæmi . Dysfunktion i den neutrofile biokemiske vej myeloperoxidase samt reduceret degranulering er forbundet med hyperglykæmi.

Det absolutte neutrofiltal (ANC) bruges også til diagnose og prognose. ANC er guldstandarden for at bestemme sværhedsgraden af ​​neutropeni og dermed neutropenisk feber. Alle ANC <1500 celler / mm 3 anses neutropeni, men <500 celler / mm 3 anses alvorlige. Der er også ny forskning, der binder ANC til myokardieinfarkt som et hjælpemiddel til tidlig diagnose.

Ved obduktion er tilstedeværelsen af ​​neutrofiler i hjertet eller hjernen et af de første tegn på infarkt og er derfor nyttig til diagnosticering af myokardieinfarkt og slagtilfælde og timingen heraf.

Neutrofile antigener

Der er fem (HNA 1-5) sæt neutrofile antigener genkendt. De tre HNA-1-antigener (ac) er placeret på Fc-y-receptor IIIb med lav affinitet (FCGR3B: CD16b ) Det eneste kendte HNA-2a-antigen er placeret på CD177 . HNA-3-antigensystemet har to antigener (3a og 3b), som er placeret på den syvende exon af CLT2-genet ( SLC44A2 ). HNA-4- og HNA-5-antigensystemerne har hver to kendte antigener (a og b) og er placeret i β2- integrinet . HNA-4 er placeret på αM-kæden ( CD11b ), og HNA-5 er placeret på αL-integrinenheden ( CD11a ).

Delpopulationer

Aktivitet af neutrofildræber og neutrofil-cager i NBT-test

To funktionelt ulige delpopulationer af neutrofiler blev identificeret på grundlag af forskellige niveauer af deres reaktive oxygenmetabolitdannelse, membranpermeabilitet, enzymsystemets aktivitet og evnen til at blive inaktiveret. Cellerne i en subpopulation med høj membranpermeabilitet (neutrofil-dræbere) genererer intensivt reaktive oxygenmetabolitter og inaktiveres som følge af interaktion med substratet, mens celler fra en anden subpopulation (neutrofil-cagers) producerer reaktive oxygenarter mindre intensivt, ikke klæber til underlaget og bevarer deres aktivitet. Yderligere undersøgelser har vist, at lungetumorer kan infiltreres af forskellige populationer af neutrofiler.

Video

Neutrofiler viser meget retningsbestemt amøboisk motilitet i inficeret fodpude og falanger. Intravital billeddannelse blev udført i fodpadsvejen til LysM-eGFP mus 20 minutter efter infektion med Listeria monocytogenes .

Yderligere billeder

Referencer

eksterne links