Mastocyty (komórki tuczne) - badanie, rola w organizmie, reakcje alergiczne

Mastocyty, to komórki, o których do niedawna sądzono, że uczestniczą tylko w patomechanizmie reakcji alergicznych. Jednak ostatnie lata badań udowodniły, że są one także kluczowe w szeregu reakcji wrodzonej i nabytej odpowiedzi odpornościowej. Mastocyty mogą uczestniczyć w procesie nowotworzenia, obronie przeciwko drobnoustrojom, w rozwoju chorób z autoagresji, a być może nawet chorób związanych z układem nerwowym.

Spis treści

1. Mastocyty - występowanie
2. Mastocyty - degranulacja
3. Mastocyty - rodzaje
4. Mastocyty - reakcje alergiczne
5. Mastocyty - rola w organizmie
6. Mastocyty - mastocytoza

Mastocyty, inaczej komórki tuczne, są komórkami układu odpornościowego o wielkości 6-12 mm. Zostały one po raz pierwszy opisane przez Paula Ehrlicha w 1876 roku. Cechą charakterystyczna mastocytów jest występowanie w ich cytoplazmie od 50-200 zasadochłonnych ziarnistości zawierających substancje bioaktywne np. histaminę.

Niedojrzałe mastocyty, które nie zawierają jeszcze ziarnistości są uwalnianie ze szpiku do krwi obwodowej. Dopiero, kiedy mastocyt osiedli się w tkance docelowej, pod wpływem czynników wzrostu, dojrzewa i wykształca ziarnistości.

Jest to dość nietypowe, gdyż większość komórek krwi dopiero po osiągnięciu dojrzałości w szpiku ulega uwolnieniu do krwi obwodowej.

Czas życia mastocytów w tkankach wynosi od kilku tygodni do kilku miesięcy. Po tym czasie jądro komórkowe mastocyta ulega fragmentacji, a sam mastocyt kończy cykl życiowy w śledzionie.

Mastocyty - występowanie

Mastocyty występują w bardzo wielu tkankach, głównie w miejscach potencjalnego kontaktu ze szkodliwymi substancjami jak w skóra, błona śluzowa dróg oddechowych, przewodu pokarmowego i układu moczowo-płciowego.

Ponadto mastocyty wypełniają tkankę łączną, szczególnie w obszarach otaczających naczynia krwionośne, komórki nerwowe, komórki mięśni gładkich, gruczoły śluzowe i mieszki włosowe.

Mastocyty - degranulacja

Mastocyty charakteryzują się zawartością w swojej cytoplazmie zasadochłonnych ziarnistości zawierających bardzo różne substancje bioaktywne:

• aminy biogenne (histamina, serotonina)
• cytokiny (IL-1, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-8 IL6, INF-gamma, TNF-alfa, TGF-beta)
• enzymy (chymaza, tryptaza, hydrolazy, fosfolipazy, granzymy B i H, katepsyna G)
• metabolity lipidów (leukotrieny, prostaglandyny, PAF)
• adenozynotrifosforan (ATP)
• wazoaktywny peptyd jelitowy (VIP)
• tlenek azotu (NO)
• heparynę
• czynnik wzrostu śródbłonka (VEGF)
• proteoglikany

Warto mieć na uwadze, że mastocyty są bardzo heterogenną grupą komórek i żadne pojedyncza komórka nie wytwarzają wszystkich tych substancji jednocześnie.

Bioaktywne substancje z ziarnistości są uwalniane poprzez proces degranulacji, który zachodzi pod wpływem:

• reakcji alergicznej typu I np. po kontakcie z pyłkiem traw
• leków np. chininy, morfiny, niesteroidowych leków przeciwzapalnych
• czynników fizycznych np. ciepła, zimna, wibracji, ucisku, wysiłku fizycznego
• czynników chemicznych np. alkoholu, jadów owadów
• silnego stresu
• zabiegów np. endoskopii, biopsji

Mastocyty - rodzaje

W organizmie ludzkim wyróżnia się dwa rodzaje mastocytów, a kryterium podziału stanowi zawartość ziaren:

• mastocyty śluzówkowe (T mastocyty) zawierające tryptazę zlokalizowane głównie w błonie śluzowej
• mastocyty łącznotkankowe (TC mastocyty) zawierające tryptazę i chymazę znajdujące się w tkance łącznej

Mastocyty - reakcje alergiczne

Mastocyty pełnią centralną rolę w reakcjach alergicznych typu I. W reakcji tej dochodzi do pobudzanie przez specyficzne przeciwciała IgE związane z alergenem, które po połączeniu z receptorem na powierzchni mastocyta (FcεRI) inicjują natychmiastową degranulację komórki.

Uwolnieniu ulega histamina, leuktrieny, serotonina, prostaglandyny i inne substancje które działają miejscowo (powodując np. obrzęk śluzówki nosa) lub ogólnoustrojowo (powodując np. przewlekłe zmęczenie).

Reakcje te charakteryzują się natychmiastowym przebiegiem, co oznacza, że występują sekundy-minuty od kontaktu z alergenem.

Testy skórne stosowane powszechnie w diagnostyce chorób alergicznych wykrywają właśnie obecność "uczulonych" na dany alergen mastocytów.

Mastocyty - rola w organizmie

Do niedawna uważano, że mastocyty są tylko komórkami w reakcjach alergicznych typu I. Jednak okazuje się, że ich rola w organizmie jest dużo szersza i obejmuje różne reakcje wrodzonej i nabytej odpowiedzi odpornościowej.

Wykazano, że pełnią one rolę w odpowiedzi odpornościowej przeciwko drobnoustrojom na które mastocyty podobnie jak w przypadku reakcji alergicznych reagują uwalaniem histaminy i zwiększeniem przepuszczalności naczyń krwionośnych. Ułatwia to dostęp innym komórkom układu odpornościowego np. neutrofilom do miejsca zakażenia.

Obecność mastocytów w strategicznych miejscach jak:

• układ oddechowy
• układ pokarmowy
• drogi moczowo-płciowe
• skóra

pozwala im pełnić rolę "strażnika" i zapobiegać przed wniknięciem drobnoustroju do organizmu.

Mastocyty na swojej powierzchni posiadają receptory TLR (ang. Toll-like receptor), które są aktywowane przez antygeny bakteryjne i wirusowe.

Ponadto podkreśla się ich rolę w regulacji procesu zapalnego, gdzie mastocyty są bezpośrednim inicjatorem procesu zapalnego.

Z drugiej strony mogą też zahamowywać proces zapalny poprzez wydzielanie substancji jak IL-10, czy TGF-β.

Oprócz tego mastocyty mogą obniżać aktywność makrofagów i komórek dendrytycznych oraz biorą udział we wszystkich etapach naprawy tkanek w trakcie i po reakcji zapalnej.

Inną ważną funkcją mastocytów jest ich ścisła współpraca z limfocytami T, które wpływają na rozwój tolerancji immunologicznej na własne tkanki. Szczególnie istotny jest ich wpływ na limfocyty T regulatorowe (Treg), które zapobiegają rozwojowi chorób z autoagresji.

Rolę mastocytów w chorobach z autoagresji opisano m. in. w toczniu rumieniowatym układowym i reumatoidalnym zapaleniu stawów, gdzie wykazano, że mastocyty mogą stymulować autoreaktywne limfocyty T nasilając tym samym uszkodzenie tkanek.

Udokumentowano także udział mastocytów w procesie nowotworzenia.

Po pierwsze mastocyty mogą mieć działanie przeciwnowotworowe poprzez wydzielanie TNF-alfa, które ma działanie cytotoksyczne na komórki nowotworu.

Po drugie mogą też działać pronowotworowo po poprzez stymulację wytwarzania nowych naczyń krwionośnych w guzie (angiogeneza).

Mastocyty - mastocytoza

Mastocytoza jest grupą chorób rozrostowych charakteryzujących się nadmiernymi podziałami i gromadzeniem się w narządach mastocytów, szczególnie w szpiku kostnym i skórze. Szacuje się, że mascytoza występuje u 1 na 1000-8000 osób. Chorują na nią zarówno dzieci, jak i dorośli.

U większości chorych na mastocytozę stwierdza się obecność mutacji w genie KIT w kodonie 816 (mutacja D816V). Gen KIT koduje receptor znajdujący się na powierzchni mastocytów, który kiedy zostaje pobudzony przez czynniki wzrostu powoduje proliferację komórki.

Konsekwencją mutacji D816V jest ciągła stymulacja receptora nawet bez połączenia z czynnikiem wzrostu oraz niekontrolowany rozrost mastocyta.

Objawy mastocytozy mogą mieć charakter ogólnoustrojowy, który wynika uwalniania przez mastocyty substancji zawartych w ziarnistościach jak histamina i cytokiny prozapalne. Objawem ogólnoustrojowym są np. napady gorąca.

Natomiast objawy miejscowe wynikają głównie z kumulowana się mastocytów w tkankach, co może powodować np. obrzęki i zaczerwienienie skóry. Pozostałe objawy mastocytozy to:

• niedokrwistość
• powiększenie śledziony i wątroby
• czerwonobrązowe swędzące grudki na skórze
• objaw Dariera (pojawienie się pokrzywki lub liniowo ułożonych bąbli wskutek drażnienia skóry)
• spadek ciśnienia krwi
• wstrząs
• ból głowy
• gorączka
• bóle kostne
• przewlekłe zmęczenie
• spadek masy ciała
• biegunki
• ból brzucha
• depresja
• zaburzenia nastroju

Mastocytoza charakteryzuje się szerokim spektrum postaci klinicznych:

• mastocytoza skórna
• łagodna mastocytoza układowa
• mastocytoza układowa związana z klonalnym rozrostem niemastocytowym
• agresywna mastocytoza układowa
• białaczka mastocytowa
• mięsak mastocytowy
• mastocytoma podskórna

Mastocytoza skórna występuje częściej u dzieci, a układowa u dorosłych.

O autorze

dr n. med. Karolina Karabin, biolog molekularny, diagnosta laboratoryjny, Cambridge Diagnostics Polska

Z wykształcenia biolog ze specjalizacją mikrobiologia i diagnosta laboratoryjny z ponad 10-letnim stażem w pracy laboratoryjnej. Absolwentka Studium Medycyny Molekularnej oraz członek Polskiego Towarzystwa Genetyki Człowieka.Kierownik grantów naukowych realizowanych w Pracowni Diagnostyki Molekularnej przy Klinice Hematologii, Onkologii i Chorób Wewnętrznych WUM. Tytuł doktora nauk medycznych w zakresie biologii medycznej obroniła na I Wydziale Lekarskim WUM. Autorka wielu prac naukowych i popularnonaukowych z zakresu diagnostyki laboratoryjnej, biologii molekularnej i żywienia. Na co dzień jako specjalista w zakresie diagnostyki laboratoryjnej prowadzi dział merytoryczny w Cambridge Diagnostics Polska oraz współpracuje z zespołem dietetyków w Poradni Dietetycznej CD. Ze specjalistami dzieli się praktyczną wiedzą dotyczącą diagnostyki i dietoterapii chorób na konferencjach, szkoleniach oraz na łamach czasopism i portali internetowych. Szczególnie zainteresowana wpływem współczesnego stylu życia na procesy molekularne w organizmie.

Przeczytaj więcej tekstów tej autorki

dr n. med. Karolina Karabin