Описанные в 1878 году Паулем Эрлихом тучные клетки в основном рассматривались как эффекторы аллергии. Но в последние два десятилетия они получили широкое признание благодаря участию во многих физиологических и патологических процессах. Универсальные эффекторные клетки иммунной системы способствуют как врожденному, так и адаптивному иммунитету к патогенам, но также оказывают пагубное действие в контексте воспалительных заболеваний.
Тучные клетки: основное понятие в иммунологии, строение и где они находятся?
Хотя мастоциты были впервые описаны более века назад, их происхождение оставалось спорным в течение нескольких десятилетий. Из-за их связи с соединительной тканью изначально предполагалось, что они были получены из недифференцированных мезенхимальных клеток. В качестве предшественников были предложены лимфоциты, мультипотентные предшественники и миелоидные клетки. Из-за морфологического и физиологического сходства базофилы также указывались как предшественники. Но два типа развиваются из разных гематопоэтических линий.
Филогенез
Филогенетические исследования указывают на возможный примитивный аналог тучных клеток у Ciona intestinalis – личиночнохордовый, рассматриваемый как модель-предок цефалохордатов и позвоночных. Эта примитивная клетка имеет сходство с мастоцитом: содержит метахроматические, электронно-плотные гранулы, также способна высвобождать гистамин и простагландины после активации. Соответственно, мастоциты могли появиться задолго до развития адаптивного иммунного ответа.
Строение
Происхождение
Гематопоэтическое происхождение тучной клетки было подтверждено после аллогенной трансплантации костного мозга у лейкемического пациента. Через 198 дней после трансплантации мастоциты, выделенные из костного мозга реципиентов, отображали генотип донора.
- Классификация: гематогенный дифферон; клетки иммунной системы.
- Происходят из плюрипотентных клеток-предшественников костного мозга и созревают под влиянием c-kit лиганд (CD11–рецепторный тирозинкиназный белок, который у человека кодируется геном KIT) и фактора стволовых клеток в присутствии других отчетливых факторов роста, обеспечиваемых микроокружением ткани, где они находятся.
- В нормальных условиях зрелые мастоциты не циркулируют в кровотоке.
- Однако предшественники мастоцитов мигрируют в ткани и дифференцируются под влиянием фактора стволовых клеток и различных цитокинов.
Распределение
Какие функции выполняют мастоциты в организме?
Активация и дегрануляция тучных клеток модулирует многие аспекты физиологических и патологических состояний. Известно, что в отношении нормальных физиологических функций они регулируют вазодилатацию (расширение кровеносных сосудов), сосудистый гомеостаз, врожденные и адаптивные иммунные реакции, ангиогенез и детоксикацию. С другой стороны, играют роль в патофизиологии многих заболеваний: аллергии, бронхиальной астме, анафилаксии, желудочно-кишечных расстройств, многих видов злокачественных новообразований, сердечнососудистых заболеваний, синдрома сжигания рта (расстройство активации мастоцитов в ткани полости рта, языка).
- Участвуют в повышении ангиогенеза (росте кровеносных сосудов). Секретируют проангиогенные факторы, выделяют протеазы и гепарин (высвобождаются проангиогенные факторы, которые связываются с гепарином). Гистамин, высвобождаемый мастоцитами, индуцирует проницаемость микроциркуляции, которая также индуцирует развитие кровеносных сосудов.
- Способствуют гомеостазу в иммунной системе. Они служат первой линией защиты от антигенов, поступающих в организм из-за их расположения в коже и слизистой оболочке. Особенно важна их роль в гомеостазе комменсальных бактерий кишечника. Пищеварительная система постоянно подвергается воздействию различных антигенов, таких как бактерии (комменсальные и патологические) и пищевые антигены.
- Играют важную роль во врожденном и адаптивном иммунитете. Они распознают вредные антигены путем непосредственного связывания с патогенами или с патоген-ассоциированным молекулярным фрагментом.
Также регулируют функции многих типов клеток (дендритные, макрофаги, Т-клетки, В-лимфоциты, фибробласты, эозинофилы, эндотелиальные, эпителиальные). Играют важную роль в регуляции роста костной ткани, ремоделировании, минеральном гомеостазе.
Что такое стабилизаторы мембран лаброцитов?
Натрия кромогликат (кромолин-натрий) доступен в интразальной форме и считается препаратом первой линии для управления легких аллергических реакций дополнительно к другим композициям. Применяют его до 4х раз в день, относительно свободен от побочных эффектов. Кромолин-натрий также используется в качестве перорального препарата при лечении редкого заболевания мастоцитоза (тучноклеточный лейкоз), для которого характерна пролиферация (чрезмерное накопление) тучных клеток в пораженной ткани, и при пищевой аллергии.
Недокромил натрия – более мощное средство – применяется в качестве ингаляционного средства для лечения астмы.
Другой стабилизатор – кетотифен – отличается от кромонов совместным антигистаминным эффектом. Препарат предназначен для профилактического лечения аллергической астмы, ринита и аллергического конъюнктивита, проявлений пищевой аллергии.
https://youtu.be/8wa6ej99KCU
Механизм действия блокаторов в организме человека и названия торговых препаратов
Стабилизаторы тучных клеток – хромоновые препараты. Потенциальный фармакодинамический механизм – блокирование IgE-регулируемых кальциевых каналов. Без внутриклеточного кальция везикулы гистамина не могут сливаться с клеточной мембраной и дегранулировать. В качестве ингаляторов средства используются для лечения астмы, как назальные спреи – при сенной лихорадке (аллергический ринит), как глазные капли – для аллергического конъюнктивита. В оральной форме – при лечении мастоцитоза.
- Кромоглициновая кислота.
- Кетотифен.
- Кверцетин.
- Бета-адреномиметики.
- Метилксантины.
- Пемироласт.
- Олопатадин.
- Меполизумаб.
- Омализумаб.
- Недокромил.
- Азеластин.
- Траниласт.
- Витамин D.
За последнее десятилетие выявлен широкий спектр соединений стабилизаторов мастоцитов – природных, биологических и синтетических источников для лекарств, которые уже используются в клинических целях и для других показаний, кроме аллергий. Во многих случаях точный метод действия молекул неясен, но все вещества демонстрируют активность в том, что подразумевает стабилизация и, следовательно, могут иметь потенциальные терапевтические показания для лечения аллергических и подобных заболеваний, при которых интенсивно участвуют мастоциты. Однако из-за их гетерогенности и молекулярных целей потенциал любого нового стабилизатора может быть реализован только после оценки его свойств в расширенном диапазоне доклинических моделей in vitro, ex vivo и in vivo: эффективность и токсичность, побочные эффекты и противопоказания.
Тучные клетки и гистамин. Роль гормона в воспалении бронхов
Гистамин активирует четыре рецептора, связанные с белком G (связывающий иммуноглобулины), а именно H1, H2, H3 (выраженный, главным образом, в головном мозге) и сравнительно недавно идентифицированный H4. В то время как активация H1 и H2, в основном, связана с некоторыми аллергическими расстройствами, опосредованными тучными клетками и базофилами, селективная экспрессия H4 на иммунных клетках раскрывает новые роли гистамина (возможно полученного из тучных клеток и базофилов) при аллергических, воспалительных и аутоиммунных расстройствах. Таким образом, глубокий анализ высвобождения гистамина мастоцитов и базофилов, его биологических эффектов позволяет выявить новые терапевтические пути для широкого спектра расстройств.
Образуемый гистамин – важный медиатор в патогенезе бронхиальной астмы и аллергического ринита. Высказано предположение, что астму и аллергический ринит следует рассматривать как одну болезнь дыхательных путей: коморбидность астмы и аллергического ринита очень высокая в процентах (70-80%), и они имеют сходное аллергическое воспаление. Легкая активация рецептора биогенного амина приводит к бронхоспазму и обструкции дыхательных путей.
Что такое дегрануляция мастоцитов и как происходит этот процесс?
Дегрануляция – клеточный процесс, высвобождающий антимикробные цитотоксические или другие молекулы из секреторных везикул (гранул). Используется различными клетками, вовлеченными в иммунную систему, основная цель которых – уничтожить вторгающиеся микроорганизмы.
Метод дегрануляции тучных клеток:
- В течение нескольких минут после стимуляции мастоциты высвобождают предварительно сформированные медиаторы, присутствующие в цитоплазматических гранулах (гистамин, триптаза и химаза), предварительно сформированный фактор некроза опухоли-альфа.
- После они могут продуцировать липидные.
- В течение нескольких часов можно наблюдать транскрипционную повышающую регуляцию цитокинов и хемокинов.
- Каждый из ответов возникает самостоятельно или вырабатывается в комбинации в зависимости от стимула.
Какие медиаторы высвобождаются при защитном явлении тучных клеток?
Многие из медиаторов, которыми богаты мастоциты, привлекают лейкоциты (эозинофилы, базофилы, Т-хелперы 2, нейтрофилы) к месту воспаления и усиливают воспалительный ответ. Предупреждающие медиаторы показывают повышение проницаемости кровеносных сосудов, так что иммунные клетки могут перемещаться из кровотока в пораженную ткань. После дегрануляции они ресинтезируют медиаторы и повторно заполняют гранулы.
Мастоциты являются потенциальными источниками гистамина в яичнике. В нескольких исследованиях были обнаружены изменения количества и дегрануляции в яичнике во время цикла.
https://youtu.be/tckvuhvaE7k
В каком случае назначается анализ крови методом дегрануляции мастоцитов у детей и взрослых?
Активация тучных клеток в иммунной системе вызывает аллергические реакции, иногда с тяжелыми системными симптомами, как у ребенка, так и взрослого человека. Исследователи разработали диагностический тест на активацию тучных клеток на основе анализа крови, в котором можно оценить уровни функциональной активности посредством «в пробирке» в первичных культивируемых тучных клетках, полученных из предшественников из периферической крови отдельных пациентов.
Гипотеза заключается в том, что методом можно пользоваться для прогнозирования потенциального состояния активации «в пробирке» тучных клеток у любого человека на основе профилей функциональной активации, проявляемых их культивируемыми тучными клетками. Тест, для которого нужно сдать кровь, актуален для исследования группы болезней, где ожидается активация тучных клеток. К ним относятся аллергия, хроническая идиопатическая крапивница, мастоцитоз; синдром активации тучных клеток.
Расшифровка результата исследования
Биомаркеры активности болезни широко используются при изучении механизмов болезни человека в клинической медицине, как для диагностики, так и для прогнозирования течения заболевания; также для мониторинга реакции при терапевтическом вмешательстве. Включаются поверхностные маркеры активации клеток, а также конкретные продукты воспалительных клеток, затрагивающие специфические типы клеток в воспалительном процессе и могут иметь значение в клинических исследованиях, а также в решениях, которые включает практическая аллергическая иммунология.
Референсные показатели
Клетки, полученные из крови человека, сенсибилизированные сыворотками от пациентов с аллергией на арахис, пыльцу травы и инсектной аллергией, продемонстрировали аллерген-специфическую и дозозависимую дегрануляцию. В результатах теста для группы пациентов с повышенной чувствительностью к арахису обнаружено, что мастоциты обладают большей эффективностью распознавания по сравнению с другими методами тестирования. Используя анализ функционального принципа, выявлено 5 закономерностей реактивности в полученных кривых зависимости доза-реакция, которые при предварительном анализе соответствовали фенотипам реакции.
Степень чувствительности
В некоторых случаях биомаркеры четко отражает их участие в патогенезе заболевания. Например, гистамин в аллергическом рините и цистенал лейкотриенов при бронхиальной астме, оба связаны с патологией и реагируют на медикаментозное вмешательство. Триптаза считается полезным диагностическим инструментом для измерения мастоцитов при мастоцитозе.
Аналог тучных клеток
Из-за относительной редкости, фенотипического и функционального сходства с тучными клетками они долгое время, до 1970-1980 считались популяцией гранулоцитов, лишенных уникальных функций. Кроме того, наличие базофилов в периферической крови позволяло получить их более легко, чем жировые тучные клетки, и в результате базофилы стали использоваться в качестве суррогатов для мастоцитов в функциональных анализах для лучшего понимания биологии гранулоцитов. Однако последующие исследования, непосредственно сравнивающие популяции мастоцитов и базофилов, стали выяснять, что базофилы проявляют уникальные феномены развития, фенотипические и функциональные особенности.
Вследствие повсеместного распространения тучные клетки проявляют высокую степень неоднородности и пластичности. Очевидно, что их созревание, фенотип и функция продиктованы местной микросредой, которая оказывает существенное влияние на способность распознавать и реагировать на раздражители. Во время жизни многочисленные факторы могут изменить фенотип. Комбинация этих изменений определяет гомеостатические или патофизиологические реакции мастоцитов.