NEUTROFILE: CHARAKTERYSTYKA, MORFOLOGIA, FUNKCJE, TYPY - BIOLOGIA - 2026

Że neutrofile są rodzaju komórek podtypu leukocytów, granulocytów i zaangażowana w bakteriach pochłaniając odpowiedź immunologiczną, grzybów i innych jednostek potencjalnie patogennych dla organizmu.

Spośród ziarnistych leukocytów neutrofile są najliczniejszymi komórkami, występującymi w proporcjach między 65 a 75% całkowitej liczby leukocytów. Ta ilość może wzrosnąć, jeśli organizm cierpi na infekcję.

Źródło: pixabay.com

Aby spełnić swoją ochronną rolę, komórka ta wykazuje wyraźną zdolność do poruszania się przez tkanki. Odpowiadają pierwszej linii obrony w przypadku infekcji i są również związane ze stanami zapalnymi.

Jądro neutrofili jest zmienne pod względem morfologii, dlatego mówi się, że komórka jest polimorfojądrowa. Ogólnie jądro to ma od trzech do pięciu nieregularnych wypukłości lub płatów. Cytoplazma przedstawia serię granulek, które nadają jej charakterystyczny różowy kolor tej linii komórkowej.

cechy

Ogólne zagadnienia i klasyfikacja granulocytów

Krew składa się z różnych elementów komórkowych. Jedną z nich są leukocyty lub białe krwinki, tak zwane z powodu braku koloru w porównaniu z erytrocytami lub czerwonymi krwinkami.

W białych krwinkach występuje kilka typów, a jednym z nich są granulocyty. Są tak nazwane, ponieważ zawierają dużą ilość granulek w cytoplazmie. Z kolei mamy różne typy granulocytów, które różnią się od siebie reakcją na różne barwienia laboratoryjne.

Granulocyty to eozynofile, których granulki są bogate w podstawowe białka zabarwione kwasowymi barwnikami, takimi jak eozyna; bazofile, które mają kwaśne granulki i plamią zasadowymi barwnikami, takimi jak błękit metylenowy; i neutrofile, które mają zarówno kwaśne, jak i zasadowe granulki i mają różowy lub lawendowy odcień.

Przegląd i klasyfikacja neutrofili

W granulocytach najliczniej występują neutrofile. Są to komórki zdolne do ruchu, które biorą udział w odpowiedzi immunologicznej i niszczeniu różnych patogenów i czynników zewnętrznych w organizmie.

Dojrzałe neutrofile charakteryzują się segmentowanym jądrem. Dlatego niektórzy autorzy nazywają te leukocyty polimorfojądrzaste komórki, w skrócie PMN, od angielskiego akronimu.

We krwi obwodowej znajdują się dwie formy neutrofili: jedna z segmentowanym jądrem, a druga z jądrem w kształcie pasma. W krążeniu większość tych komórek ma podzielone jądro.

Morfologia

Wymiary

W rozmazach krwi analizowanych w laboratorium zaobserwowano, że wymiary neutrofili mieszczą się w zakresie od 10 do 12 mikrometrów (µm) i są nieco większe niż erytrocytów.

Rdzeń

Jedną z najważniejszych cech neutrofili jest kształt ich jądra z wieloma płatami. Chociaż granulocyty klasyfikuje się według ich odpowiedzi na zabarwienie, można je łatwo zidentyfikować na podstawie tej cechy.

Młode granulocyty obojętnochłonne wykazują jądro o kształcie przypominającym pasmo i nie mają jeszcze żadnego rodzaju płatów, może być w fazie początkowej.

Kiedy neutrofile osiągną dojrzałość, jądro może mieć kilka płatów - zwykle dwa do czterech. Te płaty są połączone delikatnymi pasmami o charakterze nuklearnym.

Położenie płatów i ogólnie jądra jest dość dynamiczne. Dlatego płaty mogą różnić się położeniem, a także liczbą.

Chromatyna

Względnie chromatyna neutrofili jest dość skondensowana. Rozkład chromatyny w neutrofilach jest charakterystyczny dla tej linii komórkowej: heterochromatyna (skondensowana chromatyna o niskiej szybkości transkrypcji) znajduje się w dużych ilościach na brzegach jądra, stykając się z otoczką jądrową.

Euchromatyna (stosunkowo luźniejsza chromatyna, z generalnie wysokim współczynnikiem transkrypcji) znajduje się w centralnej części jądra i jest bardzo mało tej chromatyny, która ma bezpośredni kontakt z otoczką.

U kobiet jeden z chromosomów X płci jest zbity i inaktywowany w strukturze zwanej ciałkiem Barra - zjawisko to ma na celu skompensowanie obciążenia genetycznego. Jest to wizualizowane jako wyrostek robaczkowy w jednym z płatów jądra.

Cytoplazma

Organelle i granulki znajdują się w cytoplazmie neutrofili. Dzięki ogromnej liczbie granulek cytoplazma neutrofili nabiera różowego lub liliowego zabarwienia. Ponadto istnieją znaczne ilości glikogenu. Poniżej opiszemy szczegółowo każdą z podkategorii cytoplazmy:

Granule

Jak wspomnieliśmy, neutrofile są rodzajem granulocytów, ponieważ ich cytoplazma ma różne ziarna. W tych leukocytach występują trzy rodzaje granulek: specyficzne, azurofilowe i trzeciorzędowe.

Specyficzne granulki

Specyficzne granulki lub granulki wtórne są małe i dość obfite. Ze względu na mały rozmiar trudno je uwidocznić w mikroskopie świetlnym. Jednak w świetle mikroskopii elektronowej granulki wyglądają jak struktury elipsoidalne. Gęstość ciał jest umiarkowana.

Wewnątrz specyficznych granulek znajdziemy między innymi kolagenazę typu IV, fosfolipidazę, laktoferynę, białka wiążące witaminę B12, oksydazę NADPH, histaminazę, receptory arkusza. Istnieją również aktywatory dopełniacza i inne cząsteczki o właściwościach bakteriobójczych.

Granulki azurofilowe

Granulki azurofilne lub pierwotne są większe niż poprzednie, ale występują w mniejszej ilości. Pochodzą z początku granulopoezy i są obecne we wszystkich typach granulocytów. Po nałożeniu na nie lazurowego barwnika uzyskują fioletowawy kolor. To bardzo gęste ciała.

Ciała te są analogiczne do lizosomów i zawierają hydrolazy, elastazy, białka kationowe, białka bakteriobójcze i mieloperoksydazę. Ten ostatni ma wygląd substancji o drobnych granulkach. Ta cząsteczka przyczynia się do powstawania podchlorynu i chloramin, substancji przyczyniających się do eliminacji bakterii.

Ważnym składnikiem granulatów azurofilnych w kategorii białek kationowych są tzw. Defensyny, które działają podobnie do przeciwciał.

Granulki trzeciorzędowe

W ostatniej kategorii mamy trzeciorzędne granulaty. Te z kolei dzielą się na dwa rodzaje granulek, w zależności od zawartości: niektóre są bogate w fosfatazy, a inne w metaloproteiny, takie jak żelatynazy i kolagenazy. Przypuszcza się, że białka te mogą przyczyniać się do migracji neutrofili przez tkankę łączną.

Organelle

Oprócz granulek, które są wyraźnie widoczne w cytoplazmie neutrofili, dodatkowe przedziały subkomórkowe są dość rzadkie. Jednak w centrum komórki znajduje się powstający aparat Golgiego i niewielka liczba mitochondriów.

cechy

Życie w świecie pełnym chorobotwórczych organizmów jednokomórkowych jest głównym wyzwaniem dla organizmów wielokomórkowych. W toku ewolucji elementy komórkowe rozwinęły się ze zdolnością pochłaniania i niszczenia tych potencjalnych zagrożeń. Jedną z głównych (i najbardziej prymitywnych) barier tworzy wrodzony układ odpornościowy.

Neutrofile są częścią tego wrodzonego układu. W organizmie system ten jest odpowiedzialny za niszczenie patogenów lub cząsteczek obcych dla organizmu, które nie są specyficzne dla żadnego antygenu, opierając się na barierach utworzonych ze skóry i błon śluzowych.

U ludzi liczba neutrofili może przekraczać 70% krążących leukocytów, stanowiąc pierwszą linię obrony przed szeroką gamą patogenów: od bakterii po pasożyty i grzyby. Tak więc wśród funkcji neutrofili mamy:

Zniszczenie jednostek chorobotwórczych

Główną funkcją neutrofili jest niszczenie obcych cząsteczek lub materiałów, które dostają się do organizmu poprzez fagocytozę - w tym mikroorganizmów, które mogą powodować choroby.

Proces niszczenia obcych organizmów przez neutrofile składa się z dwóch etapów: poszukiwania za pomocą chemotaksji, ruchliwości komórek i diapédesis, a następnie ich niszczenia za pomocą fagocytozy i trawienia. Dzieje się to w następujący sposób:

Krok 1: chemotaksja

Rekrutacja neutrofili generuje proces zapalny w obszarze, w którym nastąpiło połączenie z receptorem leukocytów. Środki chemotaktyczne mogą być wytwarzane przez mikroorganizmy, uszkodzenia komórek lub inne typy leukocytów.

Pierwszą odpowiedzią neutrofili jest dotarcie do komórek śródbłonka naczyń krwionośnych poprzez zastosowanie cząsteczek adhezyjnych. Gdy komórki dotrą do miejsca infekcji lub inflacji, neutrofile rozpoczynają proces fagocytozy.

Krok 2: fagocytoza

Na powierzchni komórki neutrofile posiadają szeroką gamę receptorów o różnorodnych funkcjach: mogą bezpośrednio rozpoznawać patogenny organizm, komórkę apoptotyczną lub dowolną inną cząsteczkę, lub mogą rozpoznawać jakąś cząsteczkę opsoniczną zakotwiczoną w obcej cząstce.

Kiedy mikroorganizm jest „opsonizowany”, oznacza to, że jest pokryty przeciwciałami, dopełniaczem lub obydwoma.

Podczas procesu fagocytozy pseudopodia wyłaniają się z neutrofili, które zaczynają otaczać trawioną cząstkę. W tym przypadku tworzenie fagosomów zachodzi w cytoplazmie neutrofili.

Tworzenie fagosomów

Utworzenie fagosomu pozwala kompleksowi oksydazy NADH, który znajduje się wewnątrz tego ciała, na wytwarzanie reaktywnych form tlenu (takich jak na przykład nadtlenek wodoru), które kończą się konwersją do podchlorynu. Podobnie różne rodzaje granulek uwalniają substancje bakteriobójcze.

Połączenie reaktywnych form tlenu i środków bakteriobójczych umożliwia eliminację patogenu.

Śmierć neutrofili

Po strawieniu patogenu materiał produktu degradacji może być przechowywany w resztkowych ciałach lub może zostać usunięty za pomocą egzocytozy. Podczas tego zjawiska większość uczestniczących neutrofili cierpi z powodu śmierci komórki.

To, co nazywamy „ropą”, to gęsty białawy lub żółtawy wysięk martwych bakterii zmieszany z neutrofilami.

Rekrutacja innych komórek

Oprócz opróżniania zawartości granulek w celu ataku na patogeny, neutrofile są również odpowiedzialne za wydzielanie cząsteczek do macierzy zewnątrzkomórkowej.

Cząsteczki wydzielane na zewnątrz działają jak środki chemotaktyczne. Oznacza to, że są one odpowiedzialne za „wywoływanie” lub „przyciąganie” innych komórek, takich jak dodatkowe neutrofile, makrofagi i inne czynniki zapalne.

Generowanie sieci NET

Neutrofile to komórki, które mogą generować tak zwane pozakomórkowe pułapki neutrofilowe, w skrócie NETs, ​​od angielskiego akronimu.

Struktury te powstają po śmierci neutrofili w wyniku działania przeciwdrobnoustrojowego. Przypuszcza się, że te struktury zewnątrzkomórkowe reprezentują łańcuchy nukleosomów.

W rzeczywistości zaproponowano użycie terminu NETosis do opisania tej konkretnej formy śmierci komórki - która powoduje uwolnienie NET.

Struktury te zawierają enzymy, które również znajdujemy wewnątrz granulek neutrofili, zdolne do kierowania niszczeniem czynników bakteryjnych, zarówno gram-ujemnych, jak i gram-dodatnich, lub grzybów.

Funkcja wydzielnicza

Neutrofile są związane z wydzielaniem substancji o znaczeniu biologicznym. Komórki te są ważnym źródłem transkobalaminy I, która jest niezbędna do prawidłowego wchłaniania witaminy B12 w organizmie.

Ponadto są źródłem wielu różnych cytokin. Wśród tych cząsteczek wyróżnia się produkcja interleukiny-1, substancji znanej jako pirogen. To znaczy cząsteczka zdolna do wywoływania procesów gorączkowych.

Interleukina-1 jest odpowiedzialna za indukowanie syntezy innych cząsteczek zwanych prostaglandynami, które działają na podwzgórze i powodują wzrost temperatury. Rozumiejąc to z tej perspektywy, gorączka jest konsekwencją ostrej inflacji wynikającej z masowej odpowiedzi neutrofilów.

Pochodzenie i rozwój

Ile neutrofili jest produkowanych?

Szacuje się, że produkcja neutrofili wynosi około 10 ¹¹ komórek dziennie, co może wzrosnąć o rząd wielkości, gdy organizm doświadcza infekcji bakteryjnej.

Gdzie powstają neutrofile?

W szpiku kostnym następuje rozwój neutrofili. Ze względu na znaczenie tych komórek i znaczną liczbę, które muszą zostać wyprodukowane, szpik kostny przeznacza prawie 60% swojej całkowitej produkcji na pochodzenie neutrofili.

Jak powstają neutrofile?

Komórka, z której pochodzą, nazywana jest prekursorem granulocytów i monocytów i jak sama nazwa wskazuje, jest to komórka, z której powstają zarówno granulocyty, jak i monocyty.

Istnieją różne cząsteczki zaangażowane w tworzenie neutrofili, ale główna jest nazywana czynnikiem stymulującym tworzenie kolonii granulocytów i jest cytokiną.

W szpiku kostnym istnieją trzy typy neutrofili rozwijających się: grupa komórek macierzystych, grupa proliferująca i grupa dojrzewająca. Pierwsza grupa to komórki hematopoetyczne, które są zdolne do odnowy i różnicowania.

Grupa proliferacyjna składa się z komórek w stanach mitotycznych (tj. W podziale komórek) i obejmuje mieloidalne komórki progenitorowe lub kolonie, które tworzą granulocyty, erytrocyty, monocyty i megakariocyty, progenitorowe granulocyty-makrofagi, mieloblasty, promielocyty i mielocyty. Etapy dojrzewania przebiegają w podanej kolejności.

Ostatnia grupa składa się z komórek, które przechodzą dojrzewanie jądrowe i składa się z metamielocytów i neutrofili - zarówno z pasmami, jak i podzielonymi na segmenty.

Jak długo trwają neutrofile?

Uważa się, że w porównaniu z innymi komórkami układu odpornościowego neutrofile mają krótki okres półtrwania. Tradycyjne szacunki sugerują, że neutrofile utrzymują się około 12 godzin w krążeniu i nieco ponad jeden dzień w tkankach.

Obecnie stosowane są metodologie i techniki, które obejmują znakowanie deuterem. Zgodnie z tym podejściem okres półtrwania neutrofili wydłuża się do 5 dni. W literaturze ta rozbieżność pozostaje przedmiotem kontrowersji.

Migracja neutrofili

W ramach trzech grup neutrofili ruch komórkowy (neutrofili i ich prekursorów) między szpikiem kostnym, krwią obwodową i tkankami. W rzeczywistości jedną z najważniejszych właściwości tego typu leukocytów jest jego zdolność do migracji.

Ponieważ jest to najwięcej białych krwinek, tworzą one pierwszą falę komórek, które docierają do zmiany. Obecność neutrofili (a także monocytów) sugeruje znaczną reakcję zapalną. Migracja jest kontrolowana przez pewne cząsteczki adhezyjne zlokalizowane na powierzchni komórki, które oddziałują z komórkami śródbłonka.

Choroby

Neutrofilia

Kiedy bezwzględna liczba neutrofili przekracza 8,6,10 ^9, uważa się, że pacjent ma neutrofilię. Stanowi temu towarzyszy hiperplazja granulocytarna szpiku kostnego, przy braku eozynofilii, bazofili i erytrocytów z jądrem we krwi obwodowej.

Istnieje wiele przyczyn, które mogą prowadzić do łagodnego wzrostu liczby neutrofili, takich jak między innymi stany stresowe, tachykardia, gorączka, poród, nadmierne ćwiczenia sercowo-naczyniowe.

Przyczyny związane z patologiami lub stanami o znaczeniu medycznym obejmują stany zapalne, zatrucia, krwotoki, hemolizę i nowotwory.

Neutropenia

Warunkiem odwrotnym do neutrofilii jest neutropenia. Przyczyny związane ze spadkiem poziomu neutrofili obejmują infekcje, czynniki fizyczne, takie jak promieniowanie rentgenowskie, niedobór witaminy B12, przyjmowanie leków i zespół zwany leniwymi białymi krwinkami. Ta ostatnia składa się z przypadkowych i bezkierunkowych ruchów części komórek.

Bibliografia

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Niezbędna biologia komórki. Garland Science.
2. Alonso, MAS, & i Pons, EC (2002). Praktyczny podręcznik hematologii klinicznej. Antares.
3. Arber, DA, Glader, B., List, AF, Means, RT, Paraskevas, F. i Rodgers, GM (2013). Kliniczna hematologia Wintrobe. Lippincott Williams & Wilkins.
4. Deniset, JF i Kubes, P. (2016). Ostatnie postępy w zrozumieniu neutrofili. F1000Research, 5, 2912.
5. Hoffman, R., Benz Jr, EJ, Silberstein, LE, Heslop, H., Anastasi, J. i Weitz, J. (2013). Hematologia: podstawowe zasady i praktyka. Elsevier Health Sciences.
6. Kierszenbaum, AL i Tres, L. (2015). Histologia i biologia komórki: wprowadzenie do patologii E-Book. Elsevier Health Sciences.
7. Mayadas, TN, Cullere, X. i Lowell, CA (2013). Wielopłaszczyznowe funkcje neutrofili. Coroczny przegląd patologii, 9, 181–218.
8. Niedziela, MC (1964). Brak neutrofili. Brytyjskie czasopismo medyczne, 2 (5414), 892.
9. Pollard, TD, Earnshaw, WC, Lippincott-Schwartz, J. i Johnson, G. (2016). E-Book o biologii komórki. Elsevier Health Sciences.
10. Rosales C. (2018). Neutrofile: komórka z wieloma rolami w zapaleniu lub kilkoma typami komórek? Frontiers in physiology, 9, 113.
11. Selders, GS, Fetz, AE, Radic, MZ i Bowlin, GL (2017). Przegląd roli neutrofili we wrodzonej odporności, zapaleniu i integracji żywiciel-biomateriał. Biomateriały regeneracyjne, 4 (1), 55–68.