MONOCYTOPOEZA: STADIA, CHARAKTERYSTYKA KOMÓRKI, REGULACJA - BIOLOGIA - 2025

Monocytopoiesis jest powstawanie szeregu monocytów-makrofagów La, czyli obejmuje wytwarzanie monocytów, makrofagów, aż końce aktywacji gdzie dojrzewania. Oba typy komórek spełniają określone funkcje. Monocyty pochłaniają bakterie i wirusy.

Ze swojej strony makrofagi mają wysoką aktywność fagocytarną, przyciągają komórki układu odpornościowego i działają jako komórki prezentujące antygen. Syntetyzują także ważne cytokiny, które uczestniczą w aktywacji innych linii komórkowych.

Po lewej: Monocyt w rozmazie krwi obwodowej. Po prawej: makrofagi fagocytujące drożdże otoczkowe (Cryptococcus neoformans). Źródło: Wikipedia.com/ Carolina Coelho

Monocyty i makrofagi, jak również inne typy komórek, tworzą jednojądrowy układ fagocytarny lub wcześniej znany jako układ śródbłonka siateczki.

Monocytopoeza jest również nazywana monopoezą. Linia monopoetyczna jest częścią makroprocesu zwanego hematopoezą, ponieważ monocyty to komórki krążące we krwi.

Jednak aktywowane monocyty są transportowane do różnych tkanek. Te komórki przekształcone w makrofagi otrzymają określoną nazwę w zależności od tkanki, w której się znajdują.

Na przykład nazywane są makrofagami pęcherzyków płucnych, komórkami Kupffera w wątrobie, histiocytami w tkance łącznej, komórkami Langerhansa w skórze, mikroglejem w OUN, komórkami mezangialnymi w nerkach i osteoklastami w kości.

Cały proces monocytopoezy zaczyna się od komórki macierzystej. Stąd wyłaniają się pierwsze komórki o funkcjach multipotencjalnych, a następnie stopniowo różnicują się w komórki zaangażowane w tworzenie określonej linii komórkowej.

Dzieje się tak dzięki czynnikom chemicznym, które regulują cały proces. Wśród zaangażowanych substancji są interleukina 3 (IL-3) oraz czynniki stymulujące kolonie granulo-monocytowe (GM-CSF) i monocytowe (M-CSF).

Zaburzenie procesu monocytopoezy może prowadzić do poważnych chorób.

Etapy monocytopoezy

Proces tworzenia, różnicowania i dojrzewania zachodzi w szpiku kostnym. Później proces aktywacji zachodzi w tkankach układu śródbłonka siateczki.

Wszystkie serie komórek krwiotwórczych pochodzą z komórek macierzystych i monocytopoeza nie jest wyjątkiem. Pod wpływem pewnych bodźców chemicznych z komórki macierzystej powstają różne komórki multipotencjalne.

Pierwszą z nich jest CFU-LM (jednostka tworząca kolonie z serii limfoidalnej i szpikowej), która później różni się w CFU-GEMM (jednostka tworząca kolonie z serii granulocytów, erytrocytów, monocytów i megakariocytów). Stamtąd prowadzi do CFU-GM (granulocytów i monocytów), a to różni się od CFU-M (monocytów).

Stąd zaczynają się rozpoznawalne prekursory na poziomie szpiku kostnego. Są to: monoblasty, promonocyty i monocyty. Następnie ta komórka przechodzi do krążenia obwodowego i po aktywacji staje się makrofagiem.

W procesie różnicowania się z komórki macierzystej do CFU-M nie jest możliwe rozpoznanie multipotencjalnych komórek prekursorowych z morfologicznego punktu widzenia.

Później, podczas procesu dojrzewania, komórki od monoblastu do monocytów lub makrofagów przechodzą sekwencyjne zmiany morfologiczne, które ujawniają ich aktualny stan dojrzewania.

Dlatego zaczynając od monoblastu, każda komórka prekursorowa ma swoje własne cechy, które sprawiają, że są rozpoznawalne.

Charakterystyka rozpoznawalnych komórek macierzystych

Monoblast

Jest to komórka mierząca od 15 do 22 µm. Jego cechy są bardzo podobne do mieloblastu, więc czasami trudno jest odróżnić jedną od drugiej. Posiada jądro, które obejmuje prawie całą komórkę, pozostawiając ubogą cytoplazmę, która charakteryzuje się intensywną bazofilnością.

Jądro jest okrągłe, ekscentryczne i ma bardzo luźną chromatynę, w której docenia się od 5 do 6 jąderek. Do odróżnienia monoblastów od mieloblastów można zastosować techniki barwienia cytochemicznego, takie jak barwienie esterazą.

Jego dojrzewanie ustępuje miejsca promonocytowi.

Promonocyte

Ta komórka mierzy około 15-20 µm. Współczynnik cytoplazmy jądra, mimo że wciąż wysoki, jest nieco niższy niż w przypadku monoblastu.

Jądro pozostaje ekscentryczne, ale teraz przybrało nieregularny kształt i można zobaczyć nawet lekko nerkowaty lub wklęsły obszar. Chromatyna jest lekko zagęszczona i widać tylko 1 do 2 jąderek.

Bazofilia cytoplazmatyczna może być utrzymana lub nieznacznie zmniejszona. Na tym etapie pojawiają się małe granulki azurofilowe. Ta komórka jest często mylona z promielocytami, z którymi ma pewne cechy. Gdy ta komórka dojrzewa, staje się monocytem.

Monocyt

Uformowany w szpiku kostnym pozostaje tam przez 24 godziny, po czym jest gotowy do wprowadzenia do krążenia. Ta komórka jest łatwo rozpoznawalna w rozmazach krwi obwodowej.

Monocyt to największa krążąca komórka, mierząca od 15 do 30 µm. Jest to również jedyna dojrzała komórka, która utrzymuje wysoki współczynnik cytoplazmy w jądrze. Chociaż chromatyna jest gęstsza niż w promonocytach, jest mniej pyknotyczna niż w limfocytach.

Jądro może znajdować się w środku komórki lub pozostać ekscentryczne. Kształt jądra jest zmienny, czasami może być całkowicie nerkowaty, a innym razem bardziej zaokrąglony z małym wgłębieniem.

Cytoplazma zachowuje niewielką bazofilię. Przy konwencjonalnym barwieniu cytoplazmę obserwuje się z jasnoniebiesko-szarawym odcieniem. Obecność ziarnistości azurofilnych utrzymuje się w całej cytoplazmie i są one nieco bardziej skoncentrowane wokół jądra.

W cytoplazmie monocytów może pojawić się obecność wakuoli, które można zobaczyć pod mikroskopem jako białe obszary. Wakuole pojawiają się w bakteryjnych i wirusowych procesach zakaźnych i są spowodowane funkcją fagocytarną.

Monocyty i wakuolowane makrofagi są znane jako komórki piankowate. Występują bardzo często u pacjentów z nabytym niedoborem odporności. W blaszkach miażdżycowych obficie występują również komórki piankowe.

W procesach zapalnych monocyty przywierają do śródbłonka dzięki integrynom, które wyrażają w błonie, a następnie przechodzą przez śródbłonek naczyniowy w procesie zwanym wynaczynieniem. W ten sposób migrują do różnych tkanek. Tam stają się wyspecjalizowanymi makrofagami w zależności od tkanki.

Makrofagi

Jest to duża komórka, mierząca od 25 do 50 µm. Posiada dobrze rozwinięte owalne i centralne jądro. Cytoplazma jest bogata w lizosomy, organelle używane w fagocytozie. Znajduje się w różnych tkaninach i każdy otrzyma inną nazwę.

Monocyty i makrofagi wraz z innymi komórkami, takimi jak fibroblasty, komórki śródbłonka i siatkowate, tworzą układ śródbłonka siateczki.

Jej funkcje obejmują fagocytozę ciał obcych, przedstawianie przetworzonych antygenów innym komórkom układu odpornościowego, syntezę chemokin przyciągających inne komórki zapalne, regulację proliferacji komórek i ogólnie funkcjonowanie odpowiedzi immunologicznej.

Regulacja monocytopoezy

W tym procesie tworzenia się, różnicowania i dojrzewania komórek biorą udział niektóre substancje chemiczne regulujące homeostazę.

Substancje te obejmują: interleukinę 3 (IL-3) oraz czynniki stymulujące tworzenie kolonii ziarnisto-monocytarnych (GM-CSF) i monocytarnych (M-CSF).

Interleukina 3 (IL-3)

Jest produkowany przez limfocyty CD4. Ta interleukina sprzyja różnicowaniu się komórek macierzystych w multipotencjalne komórki prekursorowe wszystkich linii komórkowych, wśród których znajduje się prekursor zwany jednostką tworzącą kolonie serii limfoidalnej i szpikowej (CFU-LM).

Czynnik stymulujący tworzenie kolonii ziarnisto-monocytarnych (GM-CSF)

Jest to substancja stymulująca szpik kostny w procesach różnicowania i dojrzewania różnych linii komórkowych, w tym linii monocytów.

Jego funkcja ma zasadnicze znaczenie dla utrzymania homeostazy w procesach hematopoetycznych. Jest to również ważne dla utrzymania odpowiedzi immunologicznej.

Czynnik ten jest stosowany w leczeniu pacjentów po przeszczepieniu szpiku kostnego. Czynnik ten pomaga w stymulacji szpiku kostnego, a tym samym szybko odzyskuje liczbę krwinek.

Czynnik stymulujący kolonie monocytarne (M-CSF)

Substancja ta jest syntetyzowana przez komórki zrębu rdzenia i osteoblasty.

Oprócz udziału w procesie różnicowania prekursorów monocytów, odgrywa również rolę w pierwotnej fazie osteoklastogenezy, a konkretnie w tworzeniu się wielojądrowych komórek olbrzymich.

Odgrywa również rolę w regulacji poziomu lipoprotein we krwi. W tym procesie biorą udział monocyty. Dlatego powstają komórki piankowate.

Choroby związane ze zmianami w monocytach

Zawał mięśnia sercowego

U pacjentów, którzy przeszli zawał mięśnia sercowego, zaobserwowano znaczny wzrost liczby monocytów we krwi (monocytoza). Uważa się, że odgrywają kluczową rolę w naprawie tkanek.

Miażdżyca tętnic

Zajęcie to jest rodzajem zapalenia, które występuje na poziomie śródbłonka naczyniowego. Jest stymulowany przez wzrost lipidów we krwi, takich jak cholesterol i lipoproteiny o niskiej gęstości (LDL).

Monocyty wyrażają receptory z powinowactwem do pewnych zmodyfikowanych lipoprotein, aktywnie działając w procesach miażdżycowych. W tym sensie interferon alfa (IFNα) stymuluje ekspresję tych receptorów na monocytach.

W tym stanie często obserwuje się wzrost wakuolowanych monocytów lub komórek piankowatych w śródbłonku.

Zespół MonoMAC

Ten rzadki zespół charakteryzuje się defektem genetycznym, który powoduje całkowity brak monocytów. Szpik kostny nie jest w stanie wytworzyć tej linii komórkowej, w wyniku czego dochodzi do nawracających infekcji skóry przez mikroorganizmy oportunistyczne.

Sarkoidoza

Jest to choroba, która ma predyspozycje do tworzenia ziarniniaków w różnych tkankach, takich jak między innymi płuca, skóra, węzły chłonne, serce. Ta choroba jest spowodowana nagromadzeniem się komórek zapalnych, w tym makrofagów.

Histiocytoza z komórek Langerhansa w płucach

Ta rzadka choroba atakuje głównie białych palaczy i charakteryzuje się proliferacją określonego typu makrofagów zwanych komórkami Langerhansa. Są to makrofagi normalnie występujące na skórze.

W tej chorobie dochodzi do nacieku tych komórek w tkance płucnej. Uważa się, że przyczyną tej sytuacji są cytokiny wydzielane przez makrofagi pęcherzyków płucnych, zwłaszcza u palaczy. Może to również dotyczyć innych tkanek, takich jak między innymi skóra, kości.

Przewlekła białaczka mielomonocytowa (CMML)

Jest to patologia mielodysplastyczna i mieloproliferacyjna nowotworowa. Występuje przy znacznym wzroście liczby monocytów krwi i przy prawidłowych leukocytach lub niewielkiej leukopenii. Może również występować trombocytopenia i niedokrwistość normocytarna.

Zespół aktywacji makrofagów (SAM)

Choroba ta charakteryzuje się proliferacyjną i funkcjonalną nieprawidłowością makrofagów. Jego morfologia jest normalna, ale aktywność jest przesadzona. Makrofagi zaczynają w niekontrolowany sposób pochłaniać erytrocyty, płytki krwi, leukocyty, a nawet własne prekursory. Choroba może być śmiertelna, jeśli nie zostanie leczona na czas.

Bibliografia

1. Terry N, Mediaceja O, Noa M, Sánchez P. Semiologiczna wartość rozmazu krwi obwodowej w badaniu chorób wirusowych. Rev Latinoam Patol Clin Med Lab 2016; 63 (3): 160-165. Dostępne pod adresem: medigraphic.com
2. Gil M. Układ hematopoetyczny: funkcje, tkanki, histologia, narządy i choroby. Dostępne pod adresem: lifeder.com/hematopoietic-sistema/
3. Echeverri D, Fontanilla M, Buitrago L. Makrofagi w chorobach naczyniowych Ukryty wróg? Rev. Col. Cardiol. 2004; 11 (3): 164-173. Dostępne pod adresem: scielo.org.co/
4. Cantera A, Hernández V, Seiglie F. Zespół aktywacji makrofagów: symulacja uogólnionej sepsy. Rev Cubana Pediatr 2009; 81 (4): 76–85. Dostępne pod adresem: http: // scielo
5. Comalada M. Decyzje dotyczące makrofagów: proliferacja, aktywacja lub śmierć. Praca doktorska 2002; Program doktorancki z immunologii. Uniwersytet Barceloński. Dostępne pod adresem: tdx.cat/bitstream