Limfocyty T, inaczej limfocyty grasicozależne (T od łac. thymus - grasica) - rodzaj limfocytów, odpowiedzialnych za odpowiedź odpornościową komórkową, tzn. niszczą komórki obce dla organizmu. Powstają w czerwonym szpiku kostnym, po czym wędrują do grasicy, gdzie ulegają namnożeniu. Z grasicy przemieszczają się one do narządów limfatycznych oraz do krwi obwodowej. Odgrywają trzy zasadnicze funkcje:
wspomagają odpowiedź odpornościową - subpopulacja limfocytów Th (limfocyty T pomocnicze)
regulują odpowiedź odpornościową, zwykle hamując - subpopulacja limfocytów Treg, zwanych dawniej limfocytami T supresorowymi (Ts)
pełnią funkcję cytotoksyczną - subpopulacja limfocytów Tc (limfocyty T cytotoksyczne)
Powyższe subpopulacje wyodrębnia się na podstawie funkcji, a nie na podstawie cząsteczek CD4 i CD8, co jest częstym błędem. Rzeczywiście, ponad 90% limfocytów Th posiada CD4 na swojej powierzchni i wiąże się z MHC klasy II, zaś ponad 90% limfocytów Tc posiada CD8 i rozpoznaje MHC klasy I, nie mniej jednak istnieją także limfocyty Tc CD4+ i limfocyty Th CD8+.
Niezależnie od różnych właściwości każdej z tych subpopulacji (opisanych w osobnych artykułach), wspólną ich cechą jest posiadanie receptora TCR, cząsteczek powierzchniowych CD2, CD3 oraz CD4 lub CD8. Cząsteczka CD2 umożliwia identyfikację limfocytów T w tzw. teście rozetkowym, natomiast TCR i CD3 tworzą kompleks, przekazujący sygnał aktywujący komórkę.
Ze względu na budowę TCR można uzupełnić przedstawiony powyżej podział limfocytów T na komórki T αβ i komórki T γδ. Pierwsze mogą być komórkami posiadającymi cząsteczki CD4 lub CD8, te drugie natomiast nie posiadają zwykle ani CD4, ani CD8, a jeśli już, to zwykle jest to CD8.
Większość limfocytów T rozwija się w grasicy (łac. thymus - grasica), stąd też pochodzi ich nazwa. Grasica jest narządem, w którym dojrzewające limfocyty T (tymocyty) przechodzą selekcję grasiczą, mającą wyeliminować autoreaktywne limfocyty, mogące uszkodzić własne tkanki. Prawdą jest to dla większości limfocytów, ale występujące w organizmie niewielkie ilości limfocytów T γδ przechodzą słabo zbadane procesy selekcji pozagrasiczej, umiejscowione w skórze oraz błonach śluzowych jelit i jamy otrzewnej.
Limfocyty Th są subpopulacją limfocytów T pełniących funkcje związane z pobudzaniem odpowiedzi odpornościowej. Ponad 90% tych limfocytów nosi na swojej powierzchni cząsteczki CD4, ale reguła ta nie zawsze jest spełniona. W związku z tym rozpoznają one antygeny połączone z cząsteczkami MHC klasy II.
Ogólnie limfocyty Th są pobudzane przez komórki prezentujące antygen (w skrócie APC, od ang. Antigen Presenting Cell) w obrębie węzła chłonnego. Po pobudzeniu dochodzi do produkcji cytokin, które mają zdolność modulowania odpowiedzi odpornościowej. Ze względu na profil wydzielanych cytokin i dodatkowe właściwości wyróżnia się sześć subpopulacji tych limfocytów:
komórki ThP, czyli limfocyty Th dziewicze, które wydzielają jedynie IL-2;
komórki Th0, wydzielające IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-10, GM-CSF, IFN-gamma
komórki Th1, wydzielające IL-2, IL-3, IFN-&gamma, i GM-CSF, podobnie jak limfocyty Th2 wywodzą się z limfocytów Th0
komórki Th2, wydzielające IL-4, IL-5, IL-10, IL-13 i GM-SCF
komórki Th3, wydzielające duże ilości TGF-β
komórki ThM, czyli limfocyty Th pamięci, wydzielają tylko IL-2 i łatwiej ulegają pobudzeniu.
Komórki ThP (limfocyty Th dziewicze) to limfocyty, które nie miały jeszcze kontaktu z danym antygenem. Do ich pobudzenia nie wystarczy jednak samo rozpoznanie antygenu, gdyż niezbędny jest tutaj tzw. sygnał kostymulujący, czyli zespół innych cząsteczek niezbędnych do pobudzenia, obecnych zarówno na APC, jak i na limfocycie. W odróżnieniu od ThP, komórki ThM nie wymagają drugiego sygnału.
W wyniku pobudzenia komórek ThP powstają komórki Th0, wydzielające cytokiny charakterystyczne dla limfocytów Th1 i Th2. W wielu przypadkach infekcja kończy się przed ich dalszym różnicowaniem, ale jeśli antygen nie zostanie zwalczony, dochodzi do ich przekształcenia w limfocyty Th1 lub Th2, zależnie od obecnych w środowisku reakcji odpornościowej sygnałów (np. typu antygenu, cytokin).
Pomiędzy limfocytami Th1 i Th2 istnieje pewien antagonizm. Limfocyty Th1 wspierają głównie odpowiedź komórkową, natomiast Th2 -- odpowiedź humoralną. Ponadto cytokiny wytwarzane przez Th1 wpływają ujemnie na rozwój komórek Th2 i vice versa. Zjawiska te są podstawą polaryzacji immunologicznej, pełniącej kluczową rolę w regulowaniu odpowiedzi odpornościowej. Od tego procesu zależy często możliwość pozbycia się patogenu z zarażonego organizmu.
Komórki Th3 można zaliczyć do limfocytów Treg ze względu na ich właściwość hamowania reakcji odpornościowej.
Limfocyty Th są zatem komórkami pełniącymi istotną rolę w regulacji odpowiedzi odpornościowej co jest przyczyną ich intensywnego badania na całym świecie.
Limfocyty Th z antygenem CD4 są celem ataku wirusa HIV.
Jest to subpopulacja limfocytów, zwykle CD 8+ posiadająca tę cechę, że potrafią uśmiercić komórkę prezentującą w kontekście MHC I uczulający dany limfocyt antygen. Jest to jedno z ramion odpowiedzi immunologicznej, jeden z rodzajów odporności komórkowej.
Limfocyty Tc pełnią też ważną rolę w regulacji odpowiedzi komórkowej immunologicznej, tak komórkowej jak i humoralnej, doprowadzając do eliminacji autoreaktywnych czy po prostu niepotrzebnych klonów komórek T czy B, jest to wtedy jeden ze sposobów działania limfocytów Ts.
Limfocyty T zdolne są do różnorodnych reakcji z antygenem, pojawiają się przed porodem. W efekcie tego noworodek może odrzucić przeszczep skóry tak jak dorosły, wytwarza również odporność po szczepieniu BCG.
Bierze udział w odpowiedzi immunologicznej przeciw czynnikom wewnątrzkomórkowym (wirusy, riketsje, a także komórki nowotworowe). Uruchamia mechanizm apoptozy, czyli "programowanej śmierci" komórki. Dzięki temu istnieje duże prawdopodobieństwo, że patogen zostanie także wyeliminowany.
Limfocyty B, inaczej limfocyty szpikozależne (B od łac. Bursa fabrici - kaletka Fabrycjusza) - rodzaj limfocytów, odpowiedzialnych za odpowiedź odpornościową humoralną, tzn. produkują przeciwciała niszczące antygeny. Powstają w czerwonym szpiku kostnym i w odróżnieniu od limfocytów T nigdy nie przechodzą przez grasicę.
Limfocyty B można scharakteryzować za pomocą cząsteczek powierzchniowych występujących na powierzchni błony komórkowej. Najważniejsze z nich to: BCR, cząsteczki MHC klasy I i II, CD19, CD20, CD21, CD22, CD32, CD35, CD40, CD72, CD80 i CD86. Istotną jest też obecność cząsteczki CD5, która pozwala na dalszy podział limfocytów B na subpopulacje B1 i B2:
Limfocyty B1 - nieklasyczne limfocyty B noszące na swej powierzchni CD5 (określane mianem B1a) lub nie wykazujące obecności tej cząsteczki (B1b - sklasyfikowane do limfocytów B1 ze względu na pełnione funkcje). W odróżnieniu od limfocytów B2 wydzielają głównie przeciwciała klasy IgM, o niedużej specyficzności i niskim powinowactwie do antygenów. Komórki B1 występują w dużej ilości we krwi pępowinowej oraz w pewnych stanach patologicznych. Główną ich funkcją jest prawdopodobnie udział w usuwaniu pozostałości po apoptozie komórek w organizmie. Ich ciągłe pobudzenie oraz możliwość wiązania fizjologicznych ligandów jest prawdopodobnie przyczyną ich częstego występowania w formie autoagresywnych komórek w chorobach autoimmunizacyjnych. U osób dorosłych stanowią one ok. 20% limfocytów B krwi obwodowej i śledziony.
Limfocyty B2 - typowe limfocyty B, do nich odnosi się pozostała część tego artykułu.
Zasadniczą cechą limfocytów B jest możliwość produkcji przeciwciał. Podczas odpowiedzi odpornościowej limfocyty B wiążą antygeny za pomocą BCR, czyli receptora, w którego skład wchodzi swoiste, charakterystyczne dla danej komórki przeciwciało. Po związaniu antygenu najbardziej typową sytuacją jest jego przetworzenie i wystawienie na powierzchni komórki w postaci kompleksu z białkami MHC. Kompleks ten jest rozpoznawany przez swoisty względem danego antygenu limfocyt T pomocniczy. Dopiero po takim rozpoznaniu dochodzi do transformacji blastycznej i powstaniu komórki plazmatycznej produkującej przeciwciała. Antygeny, które powodują taki typ reakcji nazywamy antygenami grasiczozależnymi. W odróżnieniu od nich, antygeny grasiczoniezależne nie wymagają obecności limfocytów T pomocniczych i mogą bezpośrednio aktywować limfocyty B.
Przedstawiony powyżej schemat odpowiedzi z udziałem limfocytów B (odpowiedzi humoralnej) jest charakterystyczny dla komórek dziewiczych, tj. takich, które nie miały wcześniej do czynienia z danym antygenem. Powtórne pobudzenie (podczas odpowiedzi wtórnej) danego limfocytu, funkcjonującego teraz jako limfocyt pamięci nie wymaga już obecności limfocytów pomocniczych. Nie oznacza to jednak, że antygen jest już grasiczoniezależny. Związane jest to z faktem, że antygeny grasiczozależne indukują proces przełączania klas, co doprowadza do tego, że komórka wydziela przeciwciała klas innych niż IgM i IgD. Antygeny grasiczoniezależne nie powodują przełączania klas i w związku z tym nie dają w rezultacie komórek B pamięci. Ponadto w limfocytach stymulowanych antygenami grasiczoniezależnymi nie dochodzi do dojrzewania powinowactwa.
Anatomicznie miejscem syntezy przeciwciał jest śledziona i szpik kostny, w których komórki plazmatyczne lokują się po pobudzeniu.
Limfocyty B są stymulowane za pomocą licznych cytokin, przy czym największą rolę odgrywają cytokiny pochodzące od limfocytów Th2. Mimo istotnej roli w odpowiedzi odpornościowej przeciwko mikroorganizmom żyjącym pozakomórkowo, limfocyty B mogą też być przyczyną chorób autoimmunizacyjnych i innych stanów patologicznych (np. związanego z zapaleniem wątroby, kłębuszkowym zapaleniem nerek).
Granulocytami (Neut) określa się leukocyty, które w cytoplazmie zawierają liczne ziarnistości oraz posiadają podzielone na segmenty (segmentowane) jądro komórkowe.
W zależności od pochłaniania określonych barwników wyróżnia się trzy rodzaje granulocytów:
eozynofile, czyli granulocyty kwasochłonne
neutrofile, czyli granulocyty obojętnochłonne
bazofile, czyli granulocyty zasadochłonne
Pochłanianie barwników o określonej kwasowości lub zasadowości jest cechą różnicującą te komórki nie tylko morfologicznie, ale także funkcjonalnie, dlatego każda z subpopulacji granulocytów pełni także określone, odmienne od pozostałych, funkcje w obronności organizmu.
Ich liczba w rozmazie krwi przed 4. dniem życia i po 4. roku życia powinna przewyższać liczbę limfocytów. Wysoki poziom granulocytów świadczy zwykle o infekcji bakteryjnej, zwłaszcza jeśli towarzyszy mu podwyższona liczba białych krwinek pałeczkowatych (Band powyżej 5%).
Granulocyty zdolne do fagocytozy, czyli obojętnochłonne i w mniejszym stopniu kwasochłonne, zwane są mikrofagami.
Eozynofil, granulocyt kwasochłonny, krwinka kwasochłonna, Eo - rodzaj krwinek białych, które zawierają w cytoplazmie ziarnistości, które przy barwieniu eozyną barwią się na kolor ceglasto-czerwony. Granulocyty kwasochłonne należą do komórek układu odpornościowego, które odgrywają zasadniczą rolę w zwalczaniu pasożytów oraz reakcjach alergicznych.
Eozynofile powstają w szpiku kostnym z wielopotencjalnej komórki pnia CD34+ pod wpływem licznych cytokin i czynników wzrostowych. Później przemieszczają się do krwi i krążąc docierają do tkanek, gdzie się osiedlają.
Podstawową funkcją tych krwinek jest niszczenie obcych białek (na przykład białek alergennych), są także intensywnie wytwarzane w okresie zakaźnych chorób bakteryjnych i wirusowych. Ich liczba wzrasta w czasie infestacji pasożytniczych — biorą udział w neutralizacji antygenów wielokomórkowych. Ich zupełny brak obserwuje się w niektórych ciężkich infekcjach bakteryjnych, a podwyższenie poziomu w okresie rekonwalescencji. Wytwarzają histaminazę i fagocytazę.
Wykazują one słabe właściwości żerne (fagocytoza). Zaburzenie współdziałania eozynofili z komórkami tucznymi (mastocytami) prowadzi do reakcji alergicznych.
Prawidłowa liczba eozynofili we krwi obwodowej wynosi 35-350 w 1 mm³ (średnio 125), procentowo eozynofile stanowią od 1-5% (śr. 3) liczby leukocytów. Wyniki te charakteryzują się znaczną zmiennością w zależności od pory dnia, stresu, stanu emocjonalnego, wysiłku, cyklu miesiączkowego (u kobiet) i wielu innych fizjologicznych i chorobowych czynników. Zwiększenie ilości eozynofili we krwi obwodowej nazywa się eozynofilią i klasyfikuje się jako:
łagodną 600-1500/1 mm³
umiarkowaną 1500-5000/1 mm³
ciężką >5000/1 mm³
Stwierdzenie eozynofili we krwi obwodowej pozwala przypuszczać, że zwiększona jest ogólna liczba eozynofili w organizmie (hipereozynofilia).
Eozynofile znajdują się przede wszystkim w tkankach, stąd ich ilość we krwi obwodowej jest 100 razy mniejsza niż w tkankach. Stwierdza się je głównie w tkankach narażonych na kontakt z czynnikami środowiska zewnętrznego organizmu (np. skóra, błony śluzowe przewodu pokarmowego, dróg oddechowych).
Na powierzchni błony komórkowej eozynofili znajdują się liczne receptory dla cząsteczek biologicznie czynnych, z których szczególne znaczenie ma receptor dla IL-5. Ilość tych receptorów znacząco wzrasta w stanach chorobowych i z tego względu stanowi dobry cel interwencji terapeutycznych.
Neutrofile, granulocyty obojętnochłonne są komórkami układu odpornościowego należącymi do granulocytów. Pełnią zasadniczą rolę w odpowiedzi odpornościowej przeciwko bakteriom, ale nie pozostają obojętne również względem innych patogenów. Ich znaczenie wynika głównie z faktu szybkiego reagowania na obce organizmowi substancje. Jest ono możliwe dzięki obecności odpowiednich receptorów na powierzchni komórki z jednej strony, z drugiej zaś dzięki możliwości wytwarzania wolnych rodników oraz użycia całej gamy białek o właściwościach bakteriobójczych i bakteriostatycznych
Neutrofile pochodzą, jak wszystkie krwinki, od komórki macierzystej szpiku kostnego. Kolejnymi stadiami rozwojowymi są:
mieloblasty - pierwsze rozróżnialne morfologicznie komórki szeregu rozwojowego granulocytów
promielocyty - są komórkami, w których pojawiają się tzw. ziarnistości azurofilne, występujące także w dojrzałych neutrofilach, choć ich udział w dalszym rozwoju jest coraz mniejszy
mielocyty - to komórki, które zaczynają być podobne do dojrzałych neutrofilów. Na tym etapie pojawiają się ziarna kwaso- i zasadochłonne, co powoduje zróżnicowanie linii granulocytów na bazofile, neutrofile oraz eozynofile
metamielocyty - są komórkami, których jądro przyjmuje kształt fasoli, co jest wstępem do dalszej jego fragmentacji, niezwykle charakterystycznej dla dojrzałych granulocytów
pałeczki - to przedostatnie stadium rozwoju, w zasadzie nieodróżnialne od dojrzałych neutrofilów. Fragmentacja jądra może być niepełna. Pałeczki opuszczają szpik kostny i można znaleźć je we krwi, gdzie stanowią 1-5% komórek.
Zasadniczo neutrofile krążą we krwi do kilkunastu godzin, po czym ulegają apoptozie lub przechodzą do tkanek. W tkankach mogą przeżyć jeszcze od kilkunastu do kilkudziesięciu godzin, po czym także ulegają apoptozie. Śmierć neutrofilów jest także nieuchronnym skutkiem ich aktywacji, zatem po wypełnieniu swych funkcji obronnych, komórki te nie odnawiają zapasu białek bakteriobójczych, lecz giną.
Kształt i wielkość neutrofilów są względnie stałe - w stanie niepobudzonym mają kształt kulisty i średnicę od 12 do 15 mikrometrów. Najbardziej charakterystyczną cechą jest segmentowane jądro. Z reguły jest ono podzielone na 2-5 fragmentów, otaczających położoną w środku komórki centriolę. Ilość płatów jądra określa tzw. liczba Arnetha. Chromatyna w jądrze jest wyraźnie podzielona na hetero- i euchromatynę, przy czym wzór jej kondensacji jest także dosyć charakterystyczny. Niezwykle ważne natomiast, nie tylko ze względów morfologicznych, ale również czynnościowych, są ziarnistości wewnątrzkomórkowe neutrofilów.
W cytoplazmie neutrofilów spotyka się cztery rodzaje ziarnistości:
ziarnistości pierwotne, nazywane inaczej azurofilnymi, które powstają już na etapie promielocytu. Stanowią one 10-20% wszystkich zawartych w neutrofilach ziaren wewnątrzcytoplazmatycznych. Spośród zawartych w nich białek szczególnie istotne są: kwaśne hydrolazy lizosomowe, serprocydyny, defenzyny i mieloperoksydaza. Ta ostatnia jest wyznacznikiem tych ziaren, tzn. wykrywając mieloperoksydazę możemy stwierdzić, że mamy do czynienia z ziarnistościami azurofilnymi.
ziarnistości wtórne, stanowiące 80-90% wszystkich ziarnistości, nazywane są także ziarnistościami swoistymi, ze względu na fakt ich występowania tylko w neutrofilach. Ich białkiem markerowym jest laktoferyna.
ziarnistości trzeciorzędowe, czyli żelatynowe, nazwane tak ze względu na obecność enzymu żelatynazy
ziarnistości wydzielnicze, w skład których wchodzą różne białka osocza, zaś cechą charakterystyczną jest obecność alkalicznej fosfatazy
Po pobudzeniu neutrofila dochodzi do uwolnienia ziarnistości do fagolizosomu, dzięki czemu zamknięte zw nim mikroorganizmy mogą zostać zabite. Wiele mediatorów zawartych w ziarnistościach może się wydostawać na zewnątrz komórki, zaś ich wykrycie może być użyte w diagnostyce stanu zapalnego.
Żeby neutrofile mogły sprawnie działać, muszą być najpierw aktywowane. Aktywacja tych komórek zachodzi dwustopniowo, zaś jej oznaką jest zmiana kształtu komórki na dwubiegunowy, przy czym na jednym z biegunów wytwarzają się liczne pseudopodia (nibynóżki). Pierwszym etapem aktywacji jest tzw. preaktywacja, która dopiero przygotowuje komórkę do dalszego działania. Preaktywacja jest wywoływana przez endogenne czynniki występujące w organizmie gospodarza, głównie cytokiny. Główną rolę odgrywają tutaj TNF-alfa oraz Interleukina 8. Ta druga cytokina jest najprawdopodobniej jednym z najsilniej działających na neutrofile czynników chemotaktycznych. Preaktywacja "uczula" komórkę na działanie innych związków, takich jak występujące jedynie w bakteriach N-formylowane peptydy bakteryjne. Przyłączenie się tych substancji powoduje w komórce wzrost stężenia wapnia, cAMP oraz 1,4,5-trisfosforanu inozytolu i diacyloglicerolu. Wszystkie te czynniki są wewnątrzkomórkowymi przekaźnikami informacji i wywołują zmianę kształtu komórki, jej ruch oraz umożliwiają zachodzenie opisanego poniżej procesu fagocytozy.
Jednym z głównych procesów, które umożliwiają eliminację patogenów przez neutrofile jest fagocytoza. Proces ten polega na pochłonięciu całych patogenów lub też dużych cząstek pochodzących w wyniku ich rozpadu i praktycznie całkowitym strawieniu ich we wnętrzu komórki. W ogólnym zarysie fagocytoza przebiega w ten sposób, że najpierw neutrofil przyłącza się do patogenu za pośrednictwem odpowiednich receptorów, po czym jest pochłaniany i zamykany w pęcherzyku zwanym fagosomem. Z kolei do fagosomu przyłącza się lizosom, zawierający we wnętrzu enzymy umożliwiające rozkład patogenu, co skutkuje powstaniem fagolizosomu, w którym te procesy przebiegają. Zabicie patogenu jest ułatwiane dodatkowo wydzieleniem do fagolizosomu białek zawartych we wspomnianych już ziarnistościach - proces ten nosi nazwę degranulacji wewnątrzkomórkowej, dla odróżnienia od degranulacji zewnątrzkomórkowej, która polega na wydzieleniu zawartości ziaren do środowiska otaczającego komórkę. Dodatkowym i z wielu powodów niezwykle istotnym zjawiskiem jest wybuch tlenowy, polegający na tworzeniu reaktywnych form tlenu, głównie wolnych rodników, które są niezwykle silnymi substancjami o znaczeniu bakteriobójczym. Wybuch tlenowy jest indukowany aktywacją neutrofilów i stanowi dopełnienie działalności białek pochodzących z ziarnistości wewnątrzkomórkowych.
Receptory, które odgrywają zasadniczą rolę w procesie fagocytozy neutrofilów można podzielić na dwa rodzaje:
receptory biorące udział w fagocytozie immunologicznej - są to receptory dla części Fc przeciwciał oraz dla składowych dopełniacza. Wiązanie patogenu zachodzi w tym przypadku pośrednio: najpierw dopełniacz lub przeciwciała wiążą się z patogenem, a potem z kolei one same są wiązane przez neutrofile. Najważniejszymi receptorami dla dopełniacza są receptory oznaczone symbolami CR1 i CR3. Receptory dla dopełniacza sprawują funkcję pomocniczą, nie mogą bowiem same zapoczątkować fagocytozy. Receptory dla części Fc przeciwciał (głównie Fc&gamma R) mają natomiast taką możliwość.
Bazofile, granulocyty zasadochłonne - morfotyczne składniki krwi z grupy leukocytów (stanowią ok. 0,5% wszystkich krwinek białych), których cytoplazma zawiera ziarnistości. Bazofile są to komórki wielkości 8-10 mikrometrów. Cytoplazma jest lekko kwaśna, cała komórka wypełniona grubymi, okrągłymi zasadochłonnymi ziarenkami barwiącymi się na ciemnofioletowo. Ziarenka często przesłaniają jądro i często uwypuklają zarys komórki, która wygląda jak "nabita grochem". Nie wykazują one zdolności do fagocytozy. Spełniają także ważną funkcję obronną. Magazynują histaminę, którą wydzielają, kiedy zostają pobudzone do reakcji (co ma znaczenie w reakcji alergicznej). Produkują również interleukinę 4 (IL-4), która pobudza limfocyty B oraz heparynę i serotoninę.