Weiße Blutkörperchen (WBCs), Struktur der weißen Blutkörperchen

Weiße Blutkörperchen (WBCs)

Die weißen Blutkörperchen oder Leukozyten sind eine Immunzelle, die den Körper vor Endotoxinen, eindringenden Schadstoffen, Bakterien und Viren schützt; Diese große Zellgruppe entfernt auch abgestorbene oder beschädigte Zellen. Weiße Blutkörperchen werden in zwei Hauptgruppen unterteilt: körnige und nicht körnige. Granuläre weiße Blutkörperchen sind Basophile, Eosinophile und Neutrophile. Nicht-granuläre Leukozyten sind Lymphozyten und Monozyten.

Struktur der weißen Blutkörperchen

Die Struktur der weißen Blutkörperchen hängt von der Art der Zelle ab. Während alle einen Nukleolus innerhalb eines Kerns enthalten, unterscheiden sich Mitochondrien, Golgi-Apparat, Phospholipidmembran, Zentriolen, raues und glattes endoplasmatisches Retikulum, Ribosomen, Lysosomen (unspezifische Körnchen) und Peroxisomen in Funktion, Form, Größe und Signalfähigkeit der weißen Blutkörperchen . .

Weiße Blutkörperchen (WBC) haben unglaubliche Kommunikationsfähigkeiten. Sie signalisieren und empfangen Signale von anderen Zellen, lokalisieren abnormale Proteine ​​in allen Gewebearten und binden an Zell- und pathogene Membranen. Dies erfordert eine komplexe Anordnung von Rezeptoren und Kanälen auf und innerhalb der weißen Blutkörperchenmembran.

Granulozyten

Der Körper enthält fünf Arten von Granulozyten – das sind weiße Blutkörperchen, die zellspezifische Granula enthalten.

Neutrophile sind zwischen zwölf und fünfzehn Mikrometer im Durchmesser und haben mehrlappige Kerne. Neutrophile bewegen sich über Diapedese und leben nur wenige Tage.

Eosinophile haben zwei Kernlappen und große Granula. Dies sind abgerundete Zellen mit einem Durchmesser von etwa fünfzehn Mikrometern.

Basophile haben die gleiche Größe wie Neutrophile und haben entweder zweilappige oder S-förmige Kerne.

Mastzellen sind oval oder rund und kommen nur in ihrer unreifen Form im Blut vor. Sie reifen in anderen Geweben.

Natürliche Killerzellen (NK) sind große, körnige Lymphozyten, die in den lymphatischen Organen heranreifen. Diese können sich selbst erneuern.

Agranulozyten

Agranulozyten-weiße Blutkörperchen enthalten keine zellspezifischen Granula und werden in zwei Hauptgruppen eingeteilt – Lymphozyten (T-Zellen und B-Zellen) und Monozyten. Im Gegensatz zu den anderen weißen Blutkörperchen werden Lymphozyten nicht im Knochenmark, sondern im Lymphgewebe produziert; ihre Vorläuferzellen werden jedoch im roten Knochenmark hergestellt.

Monozyten werden in drei Haupttypen eingeteilt, die nach ihren lebenswichtigen Zellmembranproteinmarkern benannt sind: klassische, intermediäre und nicht-klassische Monozyten. Monozyten können sich in Makrophagen oder dendritische Zellen differenzieren.

Hämatopoetische Vorläuferzellen

Jede Zelle in den roten Blutkörperchen, Thrombozyten und weißen Blutkörperchen – ist das Ergebnis verschiedener Differenzierungsstadien von einer einzelnen multipotenten hämatopoetischen Stammzelle oder Hämozytoblast.

Klassische Abstammung der weißen Blutkörperchen

Hematopoietic stem cells differentiate into one of two progenitor cell groups – the common myeloid progenitor that produces granulocytes and monocytes, and the common lymphoid progenitor that differentiates into lymphocytes.

Der gemeinsame lymphoide Vorläufer produziert entweder natürliche Killerzellen (granuläre Lymphozyten) oder kleine Lymphozyten. Dies sind lymphoide Leukozyten, so genannt, weil sie sich in den Lymphorganen differenzieren und ausreifen. Kleine Lymphozyten werden zu T- oder B-Zellen. B-Zellen können sich weiter zu Plasmazellen differenzieren.

Der gemeinsame myeloische Vorläufer ist für die Produktion aller anderen Blutzelltypen verantwortlich – Erythrozyten, Thrombozyten und myeloische Leukozyten. Die erste Runde der Vorläuferdifferenzierung der weißen Blutkörperchen führt zu Mastzellen und Myeloblasten. Ein Myeloblast kann sich weiter in einen von vier weißen Blutkörperchen differenzieren – Basophile, Neutrophile, Eosinophile und Monozyten. Monozyten differenzieren in Makrophagen und dendritische Zellen.

Neuere Forschungen zur Leukozytendifferenzierung

Diese klassische Sichtweise wird jedoch schnell überholt. Der oben beschriebene Differenzierungsfahrplan wird noch immer in den Schulen gelehrt, aber dies wird sich in den kommenden Jahren ändern.

Frühere Studien darüber, woher Blutzellen stammen, basierten auf Ergebnissen einer heute zu einfachen Technologie. Mäuse wurden bestrahlt, um die Blutzellenproduktionsfähigkeit des Knochenmarks zu stoppen, und neues Knochenmark wurde transplantiert.

Diese Transplantations- und Kolonisierungsmethode führte zu der Idee, dass sich hämatopoetische Stammzellen (HSCs) sowohl selbst erneuern als auch in andere Blutzellen differenzieren können und Vorläuferzellen sich nicht selbst erneuern können und nur in sehr begrenzte Zelltypen differenzieren. Dies scheint nicht mehr der Fall zu sein.

Insbesondere die Erforschung der dendritischen Zelle ist kompliziert. Wir wissen jetzt, dass sich lymphoide und myeloische Vorläufer überkreuzen. Anstatt entweder myeloische oder lymphoide Zellen zu produzieren, neigen sie eher zu einer Form, spielen jedoch in der anderen Gruppe eine Rolle bei der Bildung von Blutzellen.

Arten und Funktionen der weißen Blutkörperchen.

Wir haben uns bereits die Morphologie der weißen Blutkörperchen angesehen und wurden in die Grundtypen eingeführt. Dieser Abschnitt befasst sich mit ihren Funktionen.

Wie diese Zellen Krankheitserreger und geschädigte Zellen lokalisieren, hängt von der Interaktion von Zellmembranproteinen und chemischen Signalmolekülen, den Zytokinen, ab.

Die Genexpression von Membranproteinen und die Produktion von Zytokinen unterscheidet sich zwischen den Typen der weißen Blutkörperchen und verleiht ihnen ihre spezifischeren Funktionen innerhalb des Immunsystems.

Leukozyten wandern in Infektions- und Verletzungsbereiche, wenn zirkulierende Antigen-präsentierende Zellen (APCs) – einige Arten von weißen Blutkörperchen – abnormale molekulare Muster der Oberflächenmembran erkennen. Schadensassoziierte molekulare Muster, Mikroben-assoziierte molekulare Muster und Lebensstil-assoziierte molekulare Muster werden DAMPs, MAMPs bzw. LAMPs genannt.

Antigen-präsentierende Zellen (APCs) sind weiße Blutkörperchen. Professionelle APCs wie dendritische Zellen, Makrophagen und B-Zellen erkennen ein fremdes Antigen (Zellmembranprotein), internalisieren diese Zelle und konstruieren Proteinmarker auf ihren eigenen Membranen, die MHCs genannt werden.

APCs verwenden diese MHCs, um andere WBCs zu aktivieren, um jede Membran anzugreifen, die dieses spezifische fremde Antigen enthält.

Wie diese Zellen Krankheitserreger und geschädigte Zellen lokalisieren, hängt von der Interaktion von Zellmembranproteinen und chemischen Signalmolekülen, den Zytokinen, ab.

Die Genexpression von Membranproteinen und die Produktion von Zytokinen unterscheidet sich zwischen den Typen der weißen Blutkörperchen und verleiht ihnen ihre spezifischeren Funktionen innerhalb des Immunsystems.

Leukozyten wandern in Infektions- und Verletzungsbereiche, wenn zirkulierende Antigen-präsentierende Zellen (APCs) – einige Arten von weißen Blutkörperchen – abnormale molekulare Muster der Oberflächenmembran erkennen. Schadensassoziierte molekulare Muster, Mikroben-assoziierte molekulare Muster und Lebensstil-assoziierte molekulare Muster werden DAMPs, MAMPs bzw. LAMPs genannt.

Antigen-präsentierende Zellen (APCs) sind weiße Blutkörperchen. Professionelle APCs wie dendritische Zellen, Makrophagen und B-Zellen erkennen ein fremdes Antigen (Zellmembranprotein), internalisieren diese Zelle und konstruieren Proteinmarker auf ihren eigenen Membranen, die MHCs genannt werden.

APCs verwenden diese MHCs, um andere WBCs zu aktivieren, um jede Membran anzugreifen, die dieses spezifische fremde Antigen enthält.

Nicht-professionelle APCs produzieren bei Kontakt mit einem Antigen eine andere Form von MHC. Diese Gruppe ist nicht auf weiße Blutkörperchen beschränkt. Jede Zelle mit einem Kern kann eine nicht-professionelle Antigen-präsentierende Zelle sein.

Eine weitere funktionelle Gruppe von Leukozyten sind die Phagozyten. Professionelle Phagozyten sind Monozyten, Makrophagen, Neutrophile, dendritische Zellen und Eosinophile. Nicht professionelle Fresszellen sind keine weißen Blutkörperchen und nehmen keine Mikroorganismen auf. Stattdessen führen sie eine Phagozytose an toten Zellen durch.

Auch hier sind Membranoberflächenproteine essentiell für die Erkennung unerwünschter molekularer Muster; APC und phagozytische Gruppen überschneiden sich

Neutrophile Funktion

Neutrophile führen die erste Immunantwort des Körpers auf Bakterien aus. Sie sind sowohl Antigen-präsentierende Zellen als auch Fresszellen. Das Blut und andere Gewebe enthalten eine große Anzahl von Neutrophilen und diese wandern in Infektionsgebiete.

Eine Kette von Blutzellen-assoziierten Ereignissen verursacht die Symptome einer Infektion – Rubor (Rötung durch Vasodilatation), Calor (Hitze durch erhöhten Energieverbrauch), Dolor (Schmerz durch Druck auf sensorische Nerven) und Tumor (Schwellung durch vermehrte lebende und tote Zellen) Masse und Flüssigkeiten wie Blut und Eiter).

Sobald bedrohliche Antigene von neutrophilen Membranrezeptoren erkannt werden, verschlingt, internalisiert und verdaut die Zelle das unerwünschte Partikel.

Die Alterung der Neutrophilen erfolgt über 24 Stunden und ist eine Art der Differenzierung, die diesen Zellen spezifischere Funktionen verleiht. Beispielsweise können Neutrophile in Gegenwart von Krebs die Gene, die sie exprimieren, ändern und schließlich nicht mehr auf mutierte Zellen reagieren.

Eine spezifische Funktion ist die Fähigkeit eines neutrophilen weißen Blutkörperchens, extrazelluläre Neutrophilenfallen (NETs) zu bilden. Sie produzieren spezifische Proteine, die ihnen helfen, Chromatin abzubauen, um klebrige äußere Netze aufzubauen, die bakterizide Chemikalien enthalten. Suizidale NETose und vitale (oder klassische) NETose sind Formen des programmierten Zelltods. Entzündliche Erkrankungen wie Diabetes erhöhen die Zahl der Neutrophilen, die NETose ausführen.

Je mehr wir über Neutrophile erfahren, desto größer ist ihr Funktionsspektrum. Dies scheint bei allen weißen Blutkörperchen der Fall zu sein.

Basophile Funktion

Basophile haben ähnliche Funktionen wie Mastzellen. Diese beiden Zelltypen arbeiten zusammen, obwohl Basophile nur etwa ein Prozent aller weißen Blutkörperchen im Blut und Gewebe ausmachen. Sie wurden schon immer mit parasitären, entzündlichen und allergischen Immunreaktionen in Verbindung gebracht.

Basophile sind keine APCs, da sie die Gene für die MHC-Konstruktion nicht exprimieren, aber sie können diese Moleküle während eines als Trogozytose bezeichneten Prozesses aus dendritischen Zellen aufnehmen.

Basophile sind auch keine Fresszellen. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, Chemikalien zu produzieren, die die Immunantwort unterstützen. Wenn ihre Immunglobulin E (IgE)-Proteine an Antigene binden, gibt die Zelle den Inhalt ihrer Granula in den Extrazellulärraum ab. Diese bestehen aus Substanzen wie Histaminen, die eine wichtige Rolle in der Adhäsionskaskade von Leukozyten spielen.

Eosinophilenfunktion

Eosinophile sind granulozytäre weiße Blutkörperchen, die bei normaler Konzentration 1 bis 4 % der Leukozytenpopulationen ausmachen. Sie sind vor allem an chronischen Entzündungen, allergischen Reaktionen und parasitären Infektionen beteiligt – ähnlich der Funktion von Basophilen.

Eosinophile setzen Granula frei, die Parasiten zerstören, Histamine abbauen und so eine allergische Reaktion regulieren, die Produktion von B-Zellen und Plasmazellen erhöhen und die Produktion von Plasmazellen erhöhen können und auch als APCs in Gegenwart von dendritischen Zellen wirken.

Früher dachte man, Eosinophile seien Fresszellen, aber jetzt scheint es, dass sie mitochondriale DNA freisetzen, um Fallen zu bilden sowie zytotoxische Proteine und Zytokine zu produzieren.

Einige erkennen virale PAMPs; andere tragen zur Schleimproduktion im Darm und in den Atemwegen bei. Sie sind ein Schlüsselfaktor in der Asthmapathologie. Eine weitere wichtige Funktion der Eosinophilen ist die Reparatur von geschädigtem Gewebe durch die Freisetzung von Wachstumsfaktoren, auch im Gehirn. Dieser Effekt muss durch noch unbekannte Faktoren sorgfältig reguliert werden, da hohe Eosinophilenspiegel den Heilungsprozess verlangsamen können.

Es scheint nun, dass Eosinophile sogar eine Rolle bei der Glukosehomöostase spielen könnten. Ohne die Anwesenheit von Eosinophilen im Fett werden Mäuse fettleibig und entwickeln Insulinresistenz und Glukoseintoleranz.

Mastzellenfunktion

Mastzellen befinden sich hauptsächlich im Bindegewebe. Diese Granulozyten speichern Zytokine, die Entzündungsreaktion modulierende Chemikalien wie Histamin und Heparin, Prostaglandine, die eine allergische Reaktion reduzieren, und Enzyme. Verschiedene Enzyme verursachen unterschiedliche Wirkungen, von einer erhöhten Darmperistaltik bis hin zur Entspannung der Blutgefäße

Natürliche Killerzellenfunktion

Die Tatsache, dass ein Mangel an natürlichen Killerzellen zu einer hohen Anfälligkeit für Virusinfektionen führt, zeigt, wie wichtig diese weißen Blutkörperchen der ersten Wahl sind. Darüber hinaus ist das Risiko, an Krebs zu erkranken, umso höher, je niedriger die NK-Zellen sind.

Diese lymphoiden weißen Blutkörperchen, die dafür bekannt sind, Krebszellantigene und mit Viren infizierte Zellen zu bekämpfen, werden zur Behandlung beider verwendet.

Eine natürliche Killerzelle (NK) verwendet Rezeptoren, um das Fehlen von Selbstantigenen zu erkennen. Selbstantigene sind Markierungsproteine ​​der Membranen körpereigener Zellen, die eine Immunantwort auslösen können.

Während fremde Zellen molekulare Muster einer bestimmten Klasse aufweisen (Klasse II), weisen eigene Zellen Muster auf, die dem Körper mitteilen, dass sie natürlich sind (Klasse I).

Natürliche Killerzellen haben Rezeptoren für MHCI-exprimierende Zellen; Fehlen diese Muster – etwa bei viral infizierten oder Krebszellen – zerstört die NK-Zelle sie durch die Freisetzung zytotoxischer Granula. Natürliche Killerzellen müssen nicht von einem APC aktiviert werden, um zu funktionieren

Dendritische Zellfunktion

Dendritische Zellen sind wichtige Antigen-präsentierende Zellen, die mit einer Vielzahl von Zelltypen kommunizieren. Sie können die Blut-Hirn-Schranke überwinden und in jedes Gewebe eindringen, wo sie MHCI- und MHCII-Proteine erkennen, die Trägerzelle oder das Partikel internalisieren und zu einer T- oder B-Zelle bringen.

Die Zytokinfreisetzung, um andere weiße Blutkörperchen in einen Bereich mit infizierten oder beschädigten Zellen zu bringen, ist ebenfalls eine Funktion der dendritischen Zellen.

Während dendritische Zellen keine Fresszellen sind, sind sie dafür bekannt, Zellen zu „knabbern“, einen Teil der Membran zu entfernen und zu verdauen und so die Zelle abzutöten.

Monozytenfunktion

Monozyten sind Fresszellen und Antigen-präsentierende Zellen, die etwa fünf Prozent der weißen Blutkörperchen im Blutkreislauf ausmachen. Sie können sich in dendritische Zellen, Makrophagen, Histiozyten, Mikrogliazellen, Osteoklasten und Mesangialzellen differenzieren, haben aber als Monozyten ihre eigenen Funktionen.

Monozyten patrouillieren im Körper auf der Suche nach beschädigten Zellen und Krankheitserregern. Sie infiltrieren infizierte Bereiche, um regenerierende Wachstumsfaktoren und Zytokine zu sezernieren, um mehr Immunzellen in die Region zu rufen

Monozyten werden in drei Untergruppen unterteilt – klassisch, intermediär und nicht-klassisch – abhängig von den Rezeptoren, die sie exprimieren. Jeder Typ funktioniert anders, obwohl es sich bei der großen Mehrheit um klassische Monozyten handelt. Diese fungieren als Fresszellen.

Intermediäre Monozyten sind Antigen-präsentierende Zellen, die auch die T-Zell-Produktion stimulieren, zur Erneuerung beschädigter Blutgefäße beitragen und an der Entzündungsreaktion teilnehmen.

Nicht-klassische Monozyten suchen nach Anzeichen von Zellschäden und bringen Informationen als APCs an T-Zellen. Bekannt als pro-inflammatorische Zellen, sezernieren nicht-klassische Zellen entzündliche Zytokine, wenn sie infizierte Zellen finden.

Funktion kleiner Lymphozyten

Kleine Lymphozyten sind T- und B-Zellen. Der andere Lymphozytentyp – die natürliche Killerzelle – ist viel größer.

T- und B-Zellen erfordern am häufigsten eine Aktivierung durch APCs, obwohl einige B-Zellen sich selbst aktivieren können. T-Zellen greifen entweder direkt als zytotoxische T-Zellen an oder aktivieren B-Zellen als T-Helferzellen. Ohne Kontakt mit einer Antigen-präsentierenden Zelle kann eine T-Zelle weder differenzieren noch aktivieren.

B-Zellen produzieren Antikörper gegen die unerwünschten Antigene, die an die MHCs gekoppelt sind, die T-Helferzellen aktivieren. Antikörper (Immunglobuline) zirkulieren im Körper und heften sich an jede Zelle mit Membranmarkern, die dem Antigen der ursprünglich infizierten Zelle entsprechen.

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Weiße Blutkörperchen (WBCs), Struktur der weißen Blutkörperchen

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