LEUCOCITELE

Leucocitele sunt unitatile mobile ale sistemului de aparare al organismului. Acestea se formeaza in maduva osoasa (granulocitele, monocitele si o parte din limfocite) si in tesutul limfatic (limfocitele si plasmocitele). Dupa formare, leucocitele sunt transportate pe cale sanguina.

Caracteristicile generale ale leucocitelor

Tipuri de leucocite

Exista sase tipuri de leucocite prezente in mod normal in sange (polimorfonuclearele neutrofile, polimorfonuclearele eozinofile, polimorfonuclearele bazofile, monocitele, limfocitele si ocazional plasmocitele). Primele trei tipuri de celule, cele polimorfonucleare, au un aspect granular, motiv pentru care sunt denumite granulocite sau polimorfonucleare datorita nucleilor multipli.

Principalul mecanism prin care granulocitele si monocitele protejeaza impotriva microorganismelor agresoare este fagocitoza. Limfocitele si plasmocitele functioneaza in general in conexiune cu sistemul imunitar.

Concentratia diferitelor tipuri de leucocite din sange

O persoana adulta are aproximativ 7000 leucocite/ml de sange (in comparatie cu 5 milioane eritrocite/ml). Din totalul leucocitelor, procentul care revine fiecarui tip de celula este cu aprox. urmatorul: PMN neutrofile 62%; PMN eozinofile 2,3%; PMN bazofile 0,4%; monocite 3,3%; limfocite 30%.

Formarea leucocitelor

Diferentierea primara a celulei stem hematopoietice pluripotente in diferite tipuri de celule stem specializate

Pe langa celulele angajate in formarea eritrocitelor, exista doua linii majore de formare a leucocitelor, liniile mielocitara (incepe cu mieloblastul) si limfocitara (incepe cu limfoblastul).

Granulocitele si monocitele se formeaza numai in maduva osoasa.

Limfocitele si plasmocitele sunt produse in principal in diferite tesuturi limfogene, in special in ganglionii limfatici, splina, timus, amigdale, dar si in alte acumulari de tesut limfoid din organism, cum ar fi maduva osoasa si asa numitele placi Payer, localizate sub epiteliul peretelui intestinal.

Leucocitele formate in maduva osoasa sunt depozitate la acest nivel pana cand este necesara prezenta acestora in sistemul circulator. Cand apare aceasta situatie, exista diferiti factori care induc eliberarea leucocitelor. In mod normal, numarul de celule depozitate in maduva osoasa este de trei ori mai mare decat in circulatie. Aceasta reprezinta o rezerva pentru 6 zile a acestor celule.

Limfocitele sunt depozitate in cea mai mare parte in diferite tesuturi limfoide, cu exceptia unui mic numar care sunt transportate temporar in sange.

Durata de viata a leucocitelor

Dupa ce parasesc maduva osoasa, granulocitele sunt prezente de obicei timp de 4-8 ore in torentul circulator si inca 4-5 zile in tesuturile in care este necesara prezenta acestora. In cazul unor infectii tisulare severe, durata de viata este scurtata adesea la numai cateva ore, deoarece granulocitele ajung foarte rapid la locul infectiei, isi indeplinesc functiile si in cursul acestor procese sunt la randul lor distruse.

Monocitele sunt, de asemenea, prezente in circulatie o perioada scurta timp de 10-20 de ore, inainte de a traversa membranele capilare catre tesuturi. Odata ajunse in tesuturi, acestea isi maresc mult dimensiunile, devenind macrofage tisulare si in aceasta forma pot supravietui timp de mai multe luni, daca nu sunt distruse in timpul procesului de fagocitoza. Macrofagele tisulare sunt componente de baza ale sistemului tisular macrofagic, care asigura apararea impotriva infectiilor. Limfocitele patrund in permanenta in sistemul circulator, odata cu drenajul limfatic din ganglionii limfatici si alte tesuturi limfoide. Dupa cateva ore ele parasesc torentul sanguin si se intorc in tesuturi, prin diapedeza. Ulterior, limfocitele intra din nou in limfa si se intorc in sange in mod repetat, astfel, exista o circulatie continua a limfocitelor in organism. Limfocitele au durata de viata de cateva saptamani sau luni; durata de viata depinde de necesarul organismului pentru aceste celule.

Neutrofilele si macrofagele constituie sistemul de aparare impotriva infectiilor

Bacteriile, virusurile si ceilalti agresori sunt atacati si distrusi in principal de neutrofilesi de macrofagele tisulare. Neutrofilele sunt celulele mature care au capacitatea de a ataca si distruge bacteriile chiar si in sangele circulant. Spre deosebire de acestea, macrofagele tisulare sunt initial monocite sanguine, care atat timp cat se afla in sange, constituie celule imature cu capacitati moderate de lupta impotriva agentilor infectiosi. Odata ajunse in tesuturi, celulele incep sa-si mareasca volumul - uneori diametrul acestora poate creste de 5 ori - pana la dimensiuni de 60-80 microni, cand pot fi observate cu dificulate chiar si cu ochiul liber. Aceste celule devin in acest moment macrofage si sunt extrem de eficiente in combaterea agentilor infectiosi care patrund in tesuturi.

Leucocitele patrund in spatiile tisulare prin diapedeza

Neutrofilele si monocitele patrund prin porii capilarelor sanguine prin procesul de diapedeza.

Leucocitele se deplaseaza in spatiile tisulare prin miscari de tip amibian

Atat neutrofilele cat si macrofagele se pot deplasa in tesuturi prin miscari de tip amibian.

Leucocitele sunt atrase in tesuturile inflamate prin chemotactism

Aparitia in tesuturi a unor substante chimice induce deplasarea neutrofilelor si a macrofagelor catre sursa respectivei substante (chemotactism). Aparitia unui proces inflamator tisular induce formarea unor produsi care pot determina chemotactism catre zona de inflamatie. Acestia includ: unele toxine bacteriene sau virale; produsi de degradare ai tesuturilor inflamate; anumiti produsi de reactie din cascada complementului, care se activeaza in tesuturile inflamate; diversi produsi de reactie rezultati in urma coagularii plasmatice in zona inflamatorie, precum si alte substante.

Chemotactismul este dependent de gradientul de concentratie al substantei chemotactice. Concentratia este maxima langa sursa, fapt ce induce o deplasare unidirectionala a leucocitelor catre aceasta. Semnalul chemotactic poate deplasa cu usurinta grupuri mari de leucocite din capilare catre zona de inflamatie.

Fagocitoza

Cea mai importanta functie a neutrofilelor si a macrofagelor este fagocitoza, care presupune ingerarea de catre celula a agentului invadator.

Fagocitele prezinta selectivitate fata de materialul care este fagocitat; in caz contrar ar putea fi ingerate celule normale sau alte elemente structurale ale organismului. procesul de fagocitoza depinde de trei factori: 1) majoritatea structurilor naturale din tesuturi au suprafete netede, rezistente la fagocitoza. Daca suprafata este rugoasa, posibilitatea aparitiei fagocitozei este crescuta; 2) majoritatea substantelor naturale ale organismului au un invelis protector cu structura proteica care determina respingerea fagocitelor, Spre deosebire de acestea, majoritatea tesuturilor moarte si particulele straine nu au invelis protector, ceea ce le fac sensibile la fagocitoza; 3) sistemul imunitar al organismului produce anticorpi impotriva agentilor infectiosi cum ar fi bacteriile. Anticorpii adera la membranele bacteriene si le confera astfel susceptibilitate la fagocitoza. Molecula de anticorp se combina cu componenta C3 a complementului. Moleculele C3 se leaga la randul lor de receptorii membranari ai fagocitelor, initiind fagocitoza. Procesul de selectie urmat de fagocitoza poarta numele de opsonizare.

Fagocitoza urmata de neutrofile

Neutrofilele care patrund in tesuturi sunt celule mature, capabile sa initieze fagocitoza. Pentru a realiza fagocitarea unei particule, neutrofilul se ataseaza initial de acesta, apoi proiecteaza in toate directiile pseudopode care inconjoara particula. Pseudopodele se unesc apoi de partea opusa a particulei si fuzioneaza. Se formeaza vezicule de fagocitoza (fagozomi) care plutesc libere in citoplasma.

Fagocitoza realizata de macrofage

Macrofagele reprezinta forma finala de dezvoltare a monocitelor, care parasesc circulatia sanguina si ajung in tesuturi. Cand sunt activate de sistemul imunitar, acestea devin fagocite mult mai puternice decat neutrofilele. Macrofagele au capacitatea de a ingloba particule mult mai voluminoase (uneori chiar eritrocite) in timp ce neutrofilele nu pot fagocita particule mult mai mari decat o bacterie. Dupa digestia particulelor, macrofagele pot expulza in afara celulei produsele reziduale si adesea supravietuiesc acestui proces, pastrandu-si functionalitatea timp de mai multe luni.

Dupa ce sunt fagocitate, majoritatea particulelor sunt digerate de enzimele intracelulare

Dupa ce o particula straina a fost fagocitata, lizozomii si alte granulatii citoplasmatice ale neutrofilului sau macrofagului intra rapid in contact cu veziculele de fagocitoza, iar membranele acestora fuzioneaza, permitand astfel eliberarea multor enzime digestive si a agentilor bactericizi in interiorul veziculelor. In acest fel, vezicula de fagocitoza devine o vezicula de digestie, iar procesul de distrugere a particulei fagocitate incepe imediat.

Atat neutrofilele cat si macrofagele contin un numar mare de lizozomi incarcati cu enzime proteolitice, special echipate pentru digerarea bacteriilor si a altor corpusculi straini de natura proteica. Lizozomii macrofagelor (dar nu si cei ai neutrofilelor) contin cantitati mari de

Lipaze, care digera membranele lipidice groase din structura anumitor bacterii, cum este bacilul Koch.

Atat neutrofilele cat si macrofagele pot distruge bacteriile

In afara bacteriilor ingerate in fagozom, neutrofilele si macrofagele contin agenti bactericizi care distrug marea majoritate a bacteriilor, chiar si atunci cand enzimele lizozomale nu reusesc sa le digere. Efectul letal este atribuit anumitor agenti oxidanti puternici, produsi de enzimele din membrana fagozomilor sau de organite speciale denumite peroxizomi. Acesti agenti oxidanti constau din cantitati mari de superoxid (O₂^-), peroxid de hidrogen (H₂O₂) si ioni hidroxil (-OH^-), aceste produse fiind letale pentru majoritatea bacteriilor, chiar si in cantitati mici. Una dintre enzimele lizozomale, mieloperoxidaza, catalizeaza reactia dintre H₂O₂ si ionul de clor cu formarea hipocloritului, care are efect bactericid intens.

Sistemul celular monocito-macrofagic (sistemul reticulo-endotelial)

Sistemul celular monocito-macrofagic este raspandit in toate tesuturile organismului. Totalitatea monocitelor, a macrofagelor mobile, a macrofagelor tisulare fixe si unele dintre celulele endoteliale specializate din maduva osoasa, splina si ganglionii limfatici, poarta numele de sistem reticulo-endotelial. Majoritatea acestor celule isi au originea in celulele stem monocitare, de aceea sistemul reticulo-endotelial este aproximativ sinonim cu sistemul monocito-macrofagic. Termenul de sistem reticulo-endotelial este mult mai cunoscut in literatura medicala decat cel de sistem monocito-macrofagic, acesta este un sistem fagocitic generalizat, prezent in toate tesuturile, dar mai ales in cele in care exista mari cantitati de particule, toxine si alte substante care trebuie distruse.

Macrofagele tisulare din tegumente si din tesuturile subcutanate (histiocitele)

Tegumentul este practic impermeabil la agentii infectiosi. Daca in tesuturile subcutanate se dezvolta un proces infectios urmat de inflamatie locala, macrofagele tisulare locale se pot divide in situ.

Macrofagele din ganglionii limfatici

Practic nicio particula care ajunge in tesuturi, precum bacteriile, nu poate patrunde in circulatia sanguina direct prin membranele capilare. Daca particulele nu sunt distruse local in tesuturi, acestea patrund in limfa si ajung in ganglionii limfatici situati pe traiectul circulatiei limfatice. Particulele straine sunt blocate apoi la nivelul ganglionilor, intr-o retea de capilare marginite de macrofage tisulare. Limfa patrunde prin capsula ganglionului limfatic pe calea vaselor limfatice aferente, apoi strabate sinusurile medulare ganglionare si in final paraseste ganglionul prin hil, prin intermediul vaselor limfatice eferente, care se varsa in cele din urma in circulatia venoasa.

Sinusurile limfatice sunt inconjurate de un numar mare de macrofage, iar orice particula care patrunde in sinusuri pe cale limfatica urmeaza a fi fagocitata de catre macrofage, acestea avand rolul de a impiedica astfel diseminarea in organism.

Macrofagele alveolare pulmonare

O alta cale prin care microorganismele patrund in organism este cea pulmonara. In structura peretilor alveolari exista un numar de macrofage tisulare care au capacitatea de a fagocita particule fixate la nivel alveolar. Daca particulele pot fi digerate (macrofagele realizeaza acest proces) si elibereaza produsii de digestie in limfa. Pe de alta parte, daca particulele nu pot fi digerate, macrofagele le inglobeaza intr-o capsula cu aspectul unei celule gigante pana in momentul in care acestea vor fi lent distruse. Astfel de capsule se formeaza adesea in jurul bacililor Koch, a particulelor se dioxid de siliciu din atmosfera si chiar a particulelor de carbune.

Macrofagele din sinusoidele hepatice (celulele Kupffer)

O alta cale preferentiala utilizata de bacterii pentru invadarea organismului este tractul gastrointestinal. Numeroase bacterii din alimente ingerate traverseaza mucoasa gastrointestinala, ajungand in sangele portal. Inainte ca sangele sa patrunda in circulatia generala, acesta parcurge sinusoidele hepatice, care sunt tapetate cu macrofage tisulare, denumite celule Kupffer. Celulele Kupffer realizeaza un sistem de filtrare a particulelor atat de eficient incat aproape nicio bacterie din tractul gastro-intestinal nu reuseste sa treaca din sangele portal in circulatia sistemica.

Macrofagele din splina si din maduva osoasa

In situatia in care un microorganism agresor reuseste totusi sa patrunda in circulatia sistemica, intervin si alte linii de aparare ale sistemului macrofagic tisular, reprezentate in special de macrofagele splenice si cele din maduva osoasa. In ambele tesuturi, macrofagele sunt fixate intr-o structura reticulata si au rolul de a fagocita particulele straine.

Splina are o structura similara ganglionilor limfatici, cu exceptia faptului ca prin spatiile tisulare splenice curge sange in loc de limfa. Traversarea sangelui prin cordoanele pulpei rosii constituie un excelent prilej de fagocitare a reziduurilor din sange, inclusiv a eritrocitelor anormale sau imbatranite.

Inflamatia; rolul neutrofilelor si al macrofagelor.

Inflamatia

In cazul producerii unei leziuni tisulare, indiferent daca aceasta este determinata de bacterii, traumatisme, substante chimice, caldura sau oricare alt fenomen, la nivelul zonei afectate sunt eliberate numeroase substante care induc modificari secundare extrem de importante in tesuturile inconjuratoare neafectate. Acest proces de transformari tisulare poarta numele de inflamatie.

Inflamatia este caracterizata prin: 1) vasodilatatia locala cu amplificarea consecutiva a fluxului sanguin local; 2) cresterea permeabilitatii capilare ce permite extravazarea unor cantitati mari de lichid in spatiul interstitial; 3) coagularea frecventa a lichidului din spatiile interstitiale din cauza cantitatilor excesive de fibrinogen si alte proteinecare parasesc capilarele; 4) migrarea unui mare numar de granulocite si monocite in tesuturi; 5) tumefierea celulelor tisulare. Unele dintre substantele care eliberate la nivel tisular care induc aceste reactii sunt histamina, bradikinina, serotonina, prostaglandinele, anumiti produsi de reactie ai sistemului complementului, produsi de reactie ai sistemului coagularii sanguine, precum si citokine care sunt eliberatze de catre celulele T sensibilizate. O parte dintre aceste substante activeaza puternic sistemul macrofagic (macrofagele incep sa inglobeze tesuturile distruse).

Efectul de delimitare a inflamatiei

Una dintre primele consecinte ale inflamatiei este delimitarea regiunii lezate de tesuturile din jur. Spatiile tisulare si limfaticele din zonele inflamate sunt blocate prin cheaguri de fibrinogen, astfel incat dupa un timp fluxul lichidian prin aceste spatii inceteaza aproape complet. Acest proces de delimitare intarzie raspandirea bacteriilor si a produsilor toxici. Intensitatea procesului inflamator este, de obicei, proportionala cu gradul de afectare tisulara (ex. in cazul unei invazii tisulare stafilococice, acestia elibereaza toxine celulare).

Raspunsul macrofagelor si al neutrofilelor in timpul inflamatiei

Macrofagele tisulare constituie prima linie de aparare impotriva infectiilor

In cateva minute de la debutul inflamatiei, macrofagele deja prezente in tesuturi, fie ca este vorba de histiocitele din tesuturile subcutanate, macrofagele alveolare din plamani, microgliile din creier sau alte macrofage, isi incep imediat actiunea fagocitara.

Invazia neutrofilelor in zona de inflamatie reprezinta cea de-a doua linie de aparare

Acest proces este determinat de produsii generati in tesuturile inflamate, care initiaza urmatoarele reactii: 1) induc modificari ale suprafetei interne a endoteliului capilar, determinand fixarea neutrofilelor in peretii capilarelor din zona inflamata (efectul de marginatie); 2) actioneaza asupra legaturilor intercelulare intre celulele endoteliale ale capilarelor si ale venulelor, inducand o laxitate a acestora si aparitia unor pori care permit trecerea prin diapedeza a neutrofilelor din sange direct in spatiile tisulare; 3) alti produsi ai inflamatiei determina chemotactismul neutrofilelor catre tesuturile lezate.

Neutrofilele din sange sunt celule mature, pregatite sa-si indeplineasca functia de curatare a zonei prin distrugerea bacteriilor si indepartarea substantelor straine.

Cresterea numarului de neutrofile din sange - neutrofilia

Dupa cateva ore de la debutul unei inflamatii acute severe, numarul neutrofilelor din sange creste uneori de 4-5 ori, acest fenomen este denumit neutrofilie.

Neutrofilia este provocata de produsi de inflamatie care patrund in torentul sanguin, sunt transportati la maduva osoasa si actioneaza asupra neutrofilelor depozitate la acest nivel, mobilizandu-le in circulatie. Prin acest mecanism, un numar mult mai mare de neutrofile va fi disponibil in focarul inflamator.

A doua mobilizare a macrofagelor catre tesutul inflamator constituie cea de-a treia linie de aparare

Acumularea macrofagelor in tesutul inflamat este mult mai lenta decat cea a neutrofilelor. Chiar dupa accumularea in tesutul inflamat, monocitele sunt inca celule imature, necesitand 8 ore sau mai mult pentru a-si mari dimensiunile si a forma cantitati mari de lizozomi (dupa aceea, acestea dobandesc intreaga capacitate de fagocitoza caracteristica macrofagelor tisulare). Totusi dupa cateva zile sau saptamani, macrofagele devin predominante in randul celulelor fagocitare din zona inflamata datorita cresterii importante a producerii medulare de monocite.

Macrofagele pot fagocita un numar mult mai mare de bacterii (aprox. de 5x mai mare) si particule mult mai mari, inclusiv neutrofile si cantitati mari de tesut necrotic, comparativ cu neutrofilele. Totodata, macrofagele joaca un rol important in initierea sintezei de anticorpi.

Amplificarea formarii de granulocite si monocite in maduva osoasa constituie cea de-a patra linie de aparare

Aceasta consta in cresterea marcata a producerii de granulocite si monocite din maduva osoasa, care apare in urma stimularii celulelor progenitoare din seria granulocitara si monocitara de la nivelul maduvei. Este necesara o perioada de 3 sau 4 zile inainte ca granulocitele si monocitele nou formate sa ajunga in stadiul in care pot parasi maduva osoasa.

Controlul raspunsului macrofagelor si neutrofilelor prin mecanism de feed-back

In controlul raspunsului macrofagic la inflamatie sunt implicati cinci mai importanti din cei 24 de factori care sunt cunoscuti: 1) factorul de necroza tumorala (TNF); 2) interleukina-1 (IL-1); 3) factorul de stimulare a coloniilor de granulocite si monocite (GM-CSF); 4) factorul de stimulare a coloniilor de granulocite (G-CSF); 5) factorul de stimulare a coloniilor de monocite (M-CSF). Acesti factori sunt produsi de macrofagele activate in tesuturile inflamate (in cantitati mai mici de alte celule prezente la locul inflamatiei).

Eozinofilele

Eozinofilele constituie aprox. 2% din totalul leucocitelor sanguine. Acestea sunt fagocite slabe si manifesta chemotactism. Eozinofilele sunt adesea in numar mare la persoanele cu boli parazitare, acestea migrand catre tesuturile infestate de paraziti. Eozinofilele se leaga de paraziti prin intermediul unor molecule de suprafata speciale si elibereaza substante care distrug parazitii. Acest fapt se realizeaza pe mai multe cai: 1) prin eliberarea din granulele acestora (lizozomi modificati) a unor enzime hidrolitice; 2) probabil si prin eliberarea unor forme foarte reactive de oxigen; 3) prin eliberarea din granule a unui polipeptid denumit proteina bazica majora.

Mastocitele si bazofilele elibereaza factorul chemotactic pentru eozinofile care induce migrarea eozinofilelor catre tesutul cu inflamatie alergica.

Se considera ca eozinofilele faciliteaza eliminarea unora dintre substantele inductoare ale inflamatiei eliberate de catre mastocite si bazofile, care sunt probabil implicate in fagocitarea si distrugerea complexelor antigen-anticorp, impiedicand extinderea procesului inflamator local.

Bazofilele

Bazofilele din sangele circulat sunt similare celulelor tisulare mari denumite mastocite, localizate in imediata vecinatate a multor capilare din organism. Atat mastocitele cat si bazofilele elibereaza in sange heparina, o substanta care poate impiedica coagularea sangelui. Mastocitele elibereaza, de asemenea, cantitati mici de bradikinina si serotonina.

Mastocitele si bazofilele joaca un rol deosebit de important in anumite categorii de reactii alergice, deoarece tipul de anticorp care determina aceste reactii, IgE are proprietatea de a se atasa de mastocite si de bazofile.

Leucopenia

Leucopenia (o stare clinica) apare cand maduva osoasa produce un numar mic de leucocite, astfel organismul ramane neprotejat impotriva multor bacterii si altor agenti care pot invada tesuturile. Orice reducere a numarului de leucocite permite invazia aproape imediata a tesuturilor adiacente ce catre bacteriile deja prezente (in cavitatea bucala, uretra, vagin).

Leucemiile

Producerea necontrolata de leucocite poate fi determinata de o mutatie neoplazica a unei celule mielogene sau limfogene. Aceasta determina leucemia, care este caracterizata prin cresterea accentuata a numarului de leucocite anormale in sangele circulant.

Tipuri de leucemie

Leucemiile sunt clasificate in doua tipuri: leucemii limfocitare si leucemii mielocitare.

In mod obisnuit, cu cat o celula este mai nediferentiata, cu atat leucemia este mai acuta.

Efectele leucemiei asupra organismului

Primul efect al leucemiei este dezvolatrea metastatica a celulelor leucemice in zone atipice din organism. Efectele obisnuite ale leucemiei sunt aparitia infectiilor, anemia severa si tendinta sa sangerare cauzata de trombocitopenie (numarul redus de trombocite). Aceste efecte se datoreaza in principal, inlocuirii maduvei osoase normale si a celulelor limfoide cu celule leucemice nefunctionale.