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Fisiologia de la Sangre
Año 2010
Estructura y función de leucocitos
- granulocitos y monocitos Dr Jorge Arbelbide
Hospital Italiano de Buenos Aires
Miercoles 23 de junio, 2010
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LOS LEUCOCITOS
NEUTRÓFILOS
GRANULOCITOS
EOSINÓFILOS
BASÓFILOS
MONOCITOS/MACRÓFAGOS
FAGOCITOS
FAGOCITOS
Células derivadas de la progenitora hematopoyética
Engloban y digieren materia particulada
Localizan, ingieren y destruyen agentes microbianos
Síntesis y secreción de citoquinas, pirógenos y mediadores celulares
Stem cell
SCF, G-CSF, IL-1,
IL-6, IL-10,bFGF,
UFC-GEMM
SCF, IL-3, IL-6, GM-CSF,
GM-CSF,
G-CSF,
IL-3
UFC-GM
UFC-B
UFC-G
Mieloblasto
UFC-M
UFC-E
Eritroblasto
Producción de granulocitos
UFC-Meg
Megacarioblasto
Cinética de granulocitos neutrófilos y monocitos
Neutrófilos
Compartimiento mitótico MO
Mieloblasto
Promielocito
Mielocito
Compartimiento madurativo/depósito
Metamielocito
Cayados
Neutrófilos
Compartimiento vascular
Circulantes
Marginales
Monocitos
Compartimento mitótico en MO
promonocitos
Compartimiento no mitótico
monocito
Compartimiento vascular
Compartimiento tisular
Tránsito (horas)
Celularidad (109/kg)
23
26-78
17-1266
0,14
0,51
1,95
8-108
12-96
0-120
2,7
3,6
2,5
4-10
4-10
0,3
0,4
160
0,006
24
36-104
días-meses
0,10
0,024
?
Estructura del Neutrófilo
Célula compuesta por:
 Nucleo lobulado (3-4 lobulos).
 Citoplasma con granulos (primarios, secundarios y terciarios)
 Pocas mitocondrias y organelas
Ap. de Golgi y el Sistema Reticuloendoplasmico pequeño
 Citoesqueleto con filamentos especializados
Filamentos citoesqueléticos (locomoción, fagocitosis,exocitosis)
Actina:
periférica
malla de exclusión de organelas
proteínas de unión relacionan con membrana
Microtúbulos:
citoplasma perinuclear
próximo al Golgi
Contenido de gránulos de neutrófilos
Primarios
Azurófilos
Membrana
CD63
CD68
Secundarios
Específicos
Membrana
Cd15 (LewisX)
citocromo b558
recep formilpeptido
Matrix
G-prot
mucopol. Ácido
rec laminina
alfa antitripsina
Mac-1 (CD11b/CD18)
alfa manosidasa
Rap 1 Rap 2
azurocidina
rec trombospondina
prot incr permeab bact rec TNF
colagenasas
vitronectina
catepsinas
defensinas
Matrix
elastasa
beta microglob
prot de trasp heparina colagenasa
lisozima
histaminasa
mieloperoxidasa
gelatinasa
sialidasa
heparanasa
lactoferrina
Terciarios
Vesículas
Gránulos de gelatinasa secretoras
Membrana
Mac-1
rec formilpeptido
diacilglicerol deacilasa
Matrix
gelatinasa
acetiltransferasa
Membrana
fosfatasa alcalina
citocromo b558
rec formilpeptido
Mac-1
rec activador uroplasm
Matrix
proteína plasma
FUNCIÓN NEUTRÓFILA
1- Migración e ingestión
2- Opsonización y fagocitosis
3- Degranulación
3- Actividad respiratoria
4- Toxicidad independiente de O2
Mecanismos de reconocimiento de patógenos por
Macrófagos y Células Presentadoras de Antígenos (CPA)
1) Pattern-recognition receptor (PRR):
Reconocen a los pathogen-associated molecular pattern (PAMP)
Hay 3 clases:
- Secretorios (actuan como opsoninas se unen a la bacteria y activan
al complemento).
- Endociticos (están en la superficie celular, reconocen los PAMP,
favoreciendo su captura y endocitosis).
- Amplicatorios de señales: Reconocen a los PAMP y traducen señales que
inducen expresión de citoquinas.
2) Toll receptors:
Reconocen al Lipopolisacarido (LPS) bacteriano unido a una proteína sérica
Media expresión de CD80 y CD86 para la activación del linfocito T ante la
presentación de antígenos.
3) Receptores del Sistema del complemento
4) Receptores para Fracción Fc de Inmunoglobulinas
Macrófago:
Presentación
de antigenos
Receptores involucrados en la respuesta inmune inepecifica y especifica de la celula presentadora de antigenos
El reconocimiento del pathogen-associated molecular pattern (PAMP) por los pattern-recognition receptors (PRR), como el toll-like receptors
(TLR), generan señales que activan el sistema inmune especifico. La endocitosis de los PRR, como el receptor manosa macrofagico, unido a
componentes de la pared bacteriana estimula la captación y fagocitosis de los patógenos por las células presentadoras de antígenos
(macrófagos y células dendríticas). Las proteínas derivadas de los microorganismos son procesadas por los lisosomas para generar péptidos
antigénicos, que van a formar complejo con el complejo mayor de histocompatibilidad clase II (MHC) en la superficie del macrófago. Estos
péptidos son reconocidos por los linfocitos T. Cuando la señal es generada por el reconocimiento de los PAMP por los PRR como el TLR, se
produce expresión de citokinas y moléculas co-estimuladoras que van a permitir la activación del linfocito T.
Inicio de la respuesta inflamatoria por gramnegativos
1- Migración e ingestión
Interacciones con endotelio durante la migración de neutrófilos
Rolling
Contacto al
azar
selectinas
adherencia
diapedesis quimiotaxis
Integrinas y Ig-like
Direc flujo
Activación de célula
endotelial
Estímulo
extravascular
Activación
leucocitos
quimiotrayente
QUIMIOATRAYENTES DE NEUTROFILOS Y MONOCITOS
Receptores
quimioatrayentes
Estímulo
extravascular
Origen
Estímulos
Target
Lípidos
PAF
LTB4
N,E,B,P,M
N,M (met araq)
Ionoforos Ca
FMLP, micr
N,E
N,M,E
Intercrinas α
IL-8
GROα β γ
NAP-2
M, endot, otras
M, endot, otras
P
LPS, TNF, IlIL-1, TNF
Plat activ
N,B
N
N
Intercrinas β
MCP-1 (MCAF)
RANTES
M, endot, otras
M
IL-1,TNF,LPS, PDGF
IL-1,TNF,
M,B
M,B
Otros
FMLP
C5a
Bacterias
Activ complement
N,M,E,B
N,M,E,B
GRO= growth related gene, PAF: platelet activation factor, LTB4: leukotriene B4, NAP-2: neutrophil activating peptide 2,
MCAF: monocyte chemotactic and activating factor, FMLP: formil-metionil-leucil-phenilalanina, RANTES: regulated upon
activation normal T cell expressed and presumably secreted
Rolling
(apariencia en M.O iontravital)
P selectina
Unión de baja afinidad endot – N
Intervención de selectinas de endotelio
P-selectina la de mayor importancia
Dominio lectina
Dominio EGF
P selectina
Estímulo
extravascular
L-selectina
TNF
IL-1
Cuerpos de Weibel-Palade
E-selectina
P-selectina
Unión a carbohidratos grupos sialil
N,M,L
Linfo homing
inflamación
Endotelio
inflamación
Endotelio,P
Adherencia
Receptores de integrinas leucocitarios
Intracellular adhesion molecules (ICAM) en endotelio
Fragmentos de complemento en endotelio
La adherencia depende de la concentración del quimioatrayente
Integrinas (β2 CD18)
LFA-1
Estímulo
extravascular
ligando
distribución
CD11a CD18
ICAM-1
ICAM-2
ICAM-3
leucocitos
Mac-1
CD11b CD18
ICAM-1
C3bi
Fibrinogeno
Factor X
Granulocitos
M
LGL
p150,95
CD11c CD18
C3bi?
Otros?
Granulocitos
M
LGL
ICAMs (intercellular adhesion molecules)
Superfamilia de inmunoglobulinas
Receptor
Distribución
Estímulo
Contrareceptor
Función
ICAM-1 (CD54)
Endot, otras
Mac-1
Adhesión L
ICAM-2
Endot
TNF, IL-1
IFN, LPS
No
LFA-1
Adhesión L
ICAM-3
Endot
No
p150,95
VCAM-1
Endot
TNF,IL-1
LPS
VLA-4
Adhesión L,M
Integrinas y
selectinas en la
adhesión
leucocitaria a
endotelio
Es en momentos de anormalidad
cuando la Naturaleza revela sus
secretos
J.W.Goethe
Alteraciones de CD18 (β2 integrinas)
LAD I: leucocyte adhesion deficiency
Estructura de CD18 y sitios de mutaciones identificados en LAD (leucocitosis, pobre cicatrización,
infecciones bacterianas agudas repetidas)
LAD II: deficit de selectina (desc reciente)
Migración transendotelial (diapedesis) y quimiotactismo
Diapedesis depende de β2 integrinas ICAM-1
Respuesta activa a gradiante de quimoatrayentes
Liberación de colagenasa y gelatinasa rompe la MB
quimiotrayente
Quimiotaxis
Movimiento direccional celular en un gradiente de concentración de una sustancia
En los N movimiento con concentraciones menores que para
degranulación y activación de cadena respiratoria
Pseudópodos, lemelae, lamelopodios: en el área de empuje, sin organelas
Núcleo en zona posterior del movimiento
Requiere adhesión reversible (uPA – a GPI)
Ensamblaje dinámico de la actina globular a filamentosa
Ciclo de la
actina en
pseudópodos
de Neutrófilos.
2- Opsonización y fagocitosis
Favorecer reconocimiento
Posibilitar la ingestión de partículas extrañas
inmunoglobulinas opsonicas IgM,IgG1,IgG3
opsoninas
Fragmentos de complemento C3
Ig--------- receptores Fc (miembros de superfamilia de genes de Ig)
Neutropenia allo y autoinmune: Atc contra receptor FcIIIB de N
Fagocitosis
Fagocitosis: Se inicia con la union de partículas (material inerte,
microrganismos o células muertas con receptores de la superficie
celular. Esto genera el desarrollo de un corto pseudopodo en la
superficie celular de los fagocitos (B). Las señales producidas
actuan rapidamente sobre el citoesqueleto, principalmente sobre la
actina que se reorganiza y permite la extensión del pseudopodo. En
el proceso de fagocitosis, la formación del fagosoma sobre la
membrana, ocurre por un proceso de invaginación (Aa). Por un
proceso llamado exocitosis focal (Ab), se pueden reciclar los
endosomas de la superficie celular, constituyendo una potencial
fuente de membranas para la formación del fagosoma. Tambien
participan en la fagocitosis como fuente de membranas, el Sistema
Reticuloendotelial (ER) (Ac). En algunos casos, los lisosomas (Ly) y
los granulos azurofilos (AG), de los neutrofilos, pueden fusionar sus
membranas plasmaticas durante la fagocitosis (Ad). Despues de esta
formación, los fagosomas se fusionan en forma secuencial con los
endosomas, lisosomas, las proteinas de membrana asociada a
lisosomas (LAMP) (C) o calnexina(D) se pueden observar en
fagosomas aislados indicando la contribucion de las membranas del
RE en la biogenesis de estos compartimientos.
3- Degranulación
Fusión de gránulos con membrana de fagososma o plasmática
Respuesta a aumento de concentración de Ca
Vesículas secretorias (Mac-1) Ca (exocitosis)
Gránulos azurófilos se unen a fagosoma
Ca
Vesícula secretoria
fagosoma
gránulo
Parásitos intracelulares (–) degranulación:
Micobacterias, Legionella, Toxoplasma
Salmonella, Listeria
Estímulo infeccioso:
Fusión de gránulos:
vacuolización
granulaciones tóxicas (gr prominentes)
cuerpos de Döhle (retículo endopl retenido)
Cambios morfológicos = cambios en expresión de genes
transcr trad mRNA mieloperoxidasa sólo mieloblastos y promielocitos
transcr trad mRNA lactoferrina
sólo mielo y metamielocitos
4-Toxicidad dependiente de O2
PMN en reposo
activado
“explosión” respiratoria
segundos
E= glicolisis
Bajo consumo de O
Aumento +100 veces
Consumo de O2
Agte microbiano opsonizado
NADPH oxidasa
Radical superóxido
Reacciones de actividad respiratoria en PMN
1= NADPH oxidasa
2= superoxido dismutasa
3= no enzimático catalizada por Fe
4= mieloperoxidasa
5= espontáneo
6= glutation peroxidasa
7= glutation reductasa
8= G6PD
9= glutation sintetasa
Modelo de activación de NADPH oxidasa
Citocromo b558
Subunidades
solubles
Complejo enzimático
Multisubunidades
Enf Granulomatosa Crónica
5-Toxicidad independiente de O2
Suplemento de toxicidad oxidativa
Proteínas antibióticas en gránulos
Lisozima
Lactoferrina
Factor de incremento permeabilidad bactericida
Catepsina G
Defensinas
Catelicidinas
Ensayos terapéuticos
Serpocidinas
Derivados porcinos
Efectivas contras cepas resistentes de M tuberculosis
GRANULOCITOS EOSINÓFILOS Y BASÓFILOS
Eosinófilos
0,3% de celularidad en MO
CFC-Eo estimulada por IL-5
Núcleo bilobado
gránulos eosinófilos
Funciones inmunomoduladoras
Rol en infecciones helmínticas
Mayor cantidad en tejidos que en sangre (1:300)
Ritmo circadiano (+nocturno) de acuerdo a cortisol
EOSINÓFILOS
Procesos involucrados en la
Eosinofilia: Los eosinofilos se
desarrollan en la medula osea en
respuesta a la estimulacion de las
celulas progenitoras por la IL-5.
Los eosinofilos maduros se
adhieren en la sangre a las celulas
endoteliales a traves de la
interaccion de selectinas e
integrinas(CD18 y VLA-4) con
receptores endoteliales. La
exposicion a sustancias
quimiotacticas, permite que los
eosinofilos migren por diapedesis
desde las celulas endoteliales a los
tejidos. La acumulación de los
eosinofilos esta regulada por la
produccion de factores que regulan
su sobrevida y activacion
(interleukina-3, interleukina-5 y
granulocyte–macrophage colonystimulating factor [GM-CSF]) de
las celulas T y mastocitos.
EOSINÓFILOS
Eventos que generan Eosinofilia en respuestas de fase tardía. Despues de la exposición al alergeno en personas sensibles hay 2 vías que
llevan a la acumulación de eosinofilos: A) La exposición al alergeno interacciona con los receptores IgE de los mastocitos y basófilos
produciendo la inmediata liberación de mediadores inflamatorios (histamina, prostaglandinas y leukotrienos).Los mastocitos generan
citoquinas proinflamatorias (ej: Interleukina-1 y TNF ) que inducen en las células del epitelio respiratorio producción de citokinas de accion
directa sobre el eosinofilo (ej: granulocyte–macrophage colony-stimulating factor [GM-CSF]). B) Otra via, el alergeno es reconocido por una
celula presentadora de antigeno y presentado al linfocito T helper tipo 2 y esta celula regula la reaccion alergica y acumulacion de eosinofilos
por generacion de citokinas ( IL-5 que estimula la produccion de eosinofilos y IL-4 que induce produccion de IgE y expresion de VCAM-1.
EOSINÓFILOS
El Eosinofilo y su contenido: Los
granulos del eosinofilo contienen la
proteína mayor básica (PMB) en su
cubierta y su matriz esta compuesta por
proteína cationica del eosinófilo (PCE),
peroxidasa (MPO) y neurotoxina derivada
del eosinófilo (NDE). El Eosinófilo
también produce una variedad de citokinas
algunas almacenadas en sus granulos y
mediadores lipídicos que se generan luego
de la activación celular. Expresan
receptores para citokinas que le permiten
interactuar con múltiples citokinas.
Gránulos eosinófilos
Primario
promielo
• peroxidasa eo
• lisofosfolipasa
(polim: Charcot-Leiden)
Secundarios
o específicos
mielo eosinófilos
• prot. básica mayor
• prot catiónica eos.
• neurotoxina del eos
Terciarios
mielo eosinófilos
• fosfatasa ácida
• sulfatasa
Proteína básica mayor (MBP)
• 50% proteína contenida en los gránulos del eosinofilo
• Adherencia a Schistosoma mansoni y Trichinella
spiralis, produciendo lesion de su membrana.
• Liberación de histamina por basófilos
Proteína catiónica de eosinófilos (ECP)
• Inmunológicamente distinta a MBP
• 30% del total de proteína de gránulos
• Tóxica contra parásitos (8-10 veces mas potente que la MBP)
• No es bactericida.
• Se une y neutraliza heparina
Peroxidasa de eosinófilos (EPO)
• Mayor actividad que MPO
• Inmunológica y genéticamente distinta de MPO
• Efectos bioquímicos similares a MPO
Neurotoxina derivada de eosinófilos
• Actua sobre fibras mielinizadas
• Fenómeno de Gordon: administrada por via intratecal
produce toxicidad sobre sustancia blanca
• Acción neurotóxica de elevada potencia
• Manifestaciones neurológicas de síndrome hipereosinofílico
Función eosinófila
Acción antihelmíntica
y protozoarios
Adhesión a superficie
peroxidación con EPO
toxicidad a larvas por MBP
• Libera PgE1/E2 inh degranulación de basófilos
Modular las reacciones • Libera histaminasa.
de hipersensibilidad • Inactiva a sust liberacion lenta de anafilaxis
y ag.quimiotacticos (aril-sulfatasa)
• Fosfolipasa B y D que inhiben al PAF.
• MBP une a heparina de mastocitos
• Lisofosfolipasa modula las reacciones alergicas
BASÓFILOS
Mediadores reacciones de hipersensibilidad
asma
urticaria
rinitis alérgica
anafilaxia
Estimulados por mediadores solubles (IgE)
Degranulación . Metabolitos araquidonato
Progenitor común con mastocitos?
ESTRUCTURA DEL BASÓFILO
• Núcleo bilobulado
• Citoplasma
• Gránulos basófilos
Heparina
Glicosaminoglicanos sulfatados (metacromasia)
Histamina
Tripsina-Quimiotripsina
Kalicreina
• Membrana
Leukotrieno C4
IgE receptores
Receptores de citoquinas( IL-2, IL-3,IL-4, IL-5)
FUNCION DEL BASÓFILO
Participa en la Reacción Anafiláctica:
• Se degranula por interacción de IgE con su receptor o ante estimulos
(C3a, C5a, proteínas lisosomicas del neutrófilo, frio, hormonas).
• Libera sustancia quimiotacticas para el eosinófilo
• Es importante en las fases tardias de las reacciones alergicas
(aquellas que ocurren horas despues de la exposición al antigeno, por
lo general en piel y pulmón)
FAGOCITOS MONONUCLEARES
10 – 18 u
Células residentes tisulares: macrófagos
Caract estearasa inespecífica
Caract CD14
activación
IFN gamma
Jak/STAT
Fagocitosis
Presentación de antígenos a linfocitos
Producción de factores de crecimiento
Producción de linfoquinas
Reparación de heridas
Mecanismos de remoción de detritos
Linfocito T
Cinética de neutrófilos y monocitos
Neutrófilos
Compartimiento mitótico MO
Mieloblasto
Promielocito
Mielocito
Compartimiento madurativo/depósito
Metamielocito
Cayados
Neutrófilos
Compartimiento vascular
Circulantes
Marginales
Monocitos
Compartimento mitótico en MO
promonocitos
Compartimiento no mitótico
monocito
Compartimiento vascular
Compartimiento tisular
Tránsito (horas)
Celularidad (109/kg)
23
26-78
17-1266
0,14
0,51
1,95
8-108
12-96
0-120
2,7
3,6
2,5
4-10
4-10
0,3
0,4
160
0,006
24
36-104
días-meses
0,10
0,024
?
Sistema retículo endotelial
Sistema fagocítico mononuclear
Bazo
Hígado (células de Kupfer)
Ganglios linfáticos
Pulmones
Médula Ósea
Submucosa de tracto intestinal
Osteoclastos
Distinto progenitor: Células de Langerhans en epidermis
Productos secretados por fagocitos mononucleares
Enzimas
Ceramidasa
DNAsa
Alfa naftil estearasa
Catepsinas, elastasa
Lisozima
Fosfolipasa A
Oxidantes
Radicales hidroxilos
Anión superóxido
NO
Proteínas transportadoras
Haptoglobina
gelsolina
Proteínas de coagulación
Factor tisular
Activador de P
PAI
Metabolitos lipídicos
PGE, PGF2
Leukotrienos
Citoquinas
IFN gamma
IL-1
IL-6
G-CSF, GM-CAF, M-CSF
Función antimicrobiana
Ingestión y destrucción de parásitos intracelulares
Mycobacterium
Listeria
Leishmania
Toxoplasma
hongos
Interacción con linfocitos B y T
Inmunidad humoral y celular
Actividad tumoricida
Muchas gracias