Patofyziologie hematopoetického systému I hematologické malignity Doc. RNDr. Sabina Ševčíková, PhD. Babákova myelomová skupina Ústav patologické fyziologie LF MU I. Hematopoéza Hematopoéza Pinho 2019 Proces tvorby buněčných komponent krve Dospělý člověk produkuje 4 – 5 x 1011 hematopoetických buněk denně Vysoce regulovaný, vysoce responzivní systém Hematopoéza Kmenové buňky Prekurzory Zralé buňky sebeobnova T - lymfocyt B - lymfocyt Erytrocyt Trombocyt Bazofil Eosinofil Neutrofil Monocyt Osteoklast Produkce a rozklad krve • Tvorba krve (krvetvorba) • játra tvoří proteinové složky krve • endokrinní žlázy produkují hormony • zažívací trakt a ledviny udržují vodní frakci • Rozklad krve • slezina – zánik krevních buněk • játra – zánik krevních buněk, vychytávání proteinů a AK • ledviny – vychytávání proteinů, regulace množství vody • Životnost krvinek • <1 týden (bílé kr.) • 2 týdny (kr. destičky) • 120 dní (červené kr.) Hematopoetické kmenové buňky - HSC • Multipotentní - schopnost generovat celý hematopoetický systém • Embryogeneze - aorto-gonado-mesonephros, fetální játra • Dospělí - kostní dřeň • Vysoce specializované raritní buňky • Schopnost sebeobnovy • Schopnost diferenciace ve funkční progenitory • Důležité po transplantaci, infekci, poranění • Nutná rovnováha mezi diferenciací a sebeobnovou • Vnitrobuněčné faktory • Transkripční a epigenetické regulátory, metabolické dráhy • Externí faktory • Humorální a neurální signály, signály z tzv. bone marrow niche Pinho 2019 Hematopoetické kmenové buňky - HSC Tsuruta 2012 • 1:10 000 buněk v kostní dřeni • Izolovány na základě exkluze barvičky Hoechst, rezistence k 5-fluorouracilu nebo ϒ záření • Flow-cytometrie – nepřítomnost CD markerů diferencovaných buněk, ale přítomnost c-Kit (receptor pro cytokinový růstový faktor) • Nacházejí se ve specifických nikách v kostní dřeni Dospělá kostní dřeň v homeostáze Pinho 2019 II. Přehled základních krevních elementů Krevní nátěr eosinofil neutrofil segment bazofil Neutrofil tyčka monocyt trombocyt lymfocyt Erytrocyty • kulovitý, na průřezu piškotovitý tvar (zvětšení plochy pro výměnu plynů) • Žádné buněčné jádro ani organely • Funkce • přenos dýchacích plynů, které jsou uvnitř buňky vázány na hemoglobin • transport kyslíku z plic k tkáním, oxidu uhličitého z tkání do plic a pryč z těla Trombocyty • drobné buňky oválného tvaru s výběžky a panožkami, neobsahují jádro, 4 dny přežívají • vznikají fragmentací cytoplasmy obrovských buněk megakaryocytů • Funkce • trombocyty mají schopnost přilnavosti a shlukování se • podílí se na procesu srážení krve (koagulace), při každém poranění krevní cévy • umožňují tvorbu uzávěru (trombu), který brání větším ztrátám krve Leukocyty • souhrnný termín označující krevní buňky, které mají ve srovnání s červenými krvinkami světlejší barvu a obsahují jádro • Rozdělení podle velikosti, tvaru jádra a funkce neutrofily 65 % eosinofily 3 % bazofily 1 % lymfocyty 23 % monocyty 5 % agranulocyty granulocyty Leukocyty • Funkce • pohyblivé buňky se schopností adheze, diapedézy a fagocytózy • jsou součástí imunitního systému, podílejí se na obraných reakcích organizmu, • zmnožují se při infekcích a zánětech Lymfocyty • kulaté jednojaderné buňky s malým množstvím cytoplasmy • 2 základní skupiny lymfocytů lišící se svojí funkcí • T – lymfocyty (přímá likvidace) • B – lymfocyty (produkce protilátek) • Funkce • zajišťují specifickou imunitu organismu (antigen specifické receptory) • pouze menší část lymfocytů je obsažena v cirkulující krvi, většina je v kostní dřeni, ve slezině, lymfatických uzlinách a míze • po rozeznání cizí částice spustí obrannou reakci organismu vedoucí k odstranění patogena B-lymfocyty • vznikají a dozrávají v kostní dřeni pak do lymfatických uzlin, sleziny a střeva • funkce - tvorba protilátek (imunoglobuliny - Ig) • po rozpoznání antigenu (cizí částice) přeměna na plazmatické buňky (produkce protilátek) • Ty se pak dostávají do krve, dýchacích cest, střeva, slz, mateřského mléka B-lymfocyty – produkce protilátek • Rozeznat a zneškodnit cizí objekty v organismu. • Dokáží reagovat prakticky s jakýmkoliv antigenem • Specifické rozeznání antigenů funguje na principu „zámku a klíče“ • Jakmile protilátka zareaguje na specifický antigen, spustí se řetěz reakcí - eliminaci daného patogena. • Funkce protilátek: opsonizace (vede k fagocytóze), neutralizace, tvorba komplexů • Jednotlivé protilátky se od sebe liší schopností vázat se na různé typy antigenů, ale i rozdílnou chemickou strukturou. • IgG, IgA, IgM, IgE a IgD. Protilátky třídy IgG jsou schopné pronikat do tkání a jako jediné během těhotenství prostupují placentou do těla plodu. Nejdůležitější protilátky. Protilátky třídy IgA vznikají hlavně ve sliznicích (střeva a dýchacích cest) a zabraňují průniku mikroorganizmů do těla. Protilátky třídy IgM se tvoří jako první během infekce. Zajišťují tak ochranu organizmu během prvních dní, než se vytvoří ostatní typy protilátek. Protilátky třídy IgE se účastní hlavně při obraně proti cizorodým parazitům a účastní se alergických reakcí. Protilátky třídy IgD jsou málo zastoupené, vyvolávají uvolnění histaminu T lymfocyty • v kostní dřeni, do brzlíku (pokud brzlík chybí, chybí i zralé T lymfocyty) • zralé T lymfocyty putují do lymfatických orgánů, hlavně lymfatických uzlin, sleziny, kostní dřeně a krve. • Pomocí TCR receptorů specificky vážou antigeny. • T- lymfocyty nemají schopnost tvořit protilátky • likvidují buňky napadené mikroorganizmy • regulují funkci ostatních imunitních buněk T – lymfocyty jsou cílovými buňkami viru HIV Rozdělení T lymfocytů • Cytotoxické (Tc - cytotoxic) • T - lymfocyty přímo zabíjejí nežádoucí buňky (viry mají schopnost přežívat, a množit se uvnitř buněk lidského těla. Infikované buňky musejí být zlikvidovány, aby se infekce dále nešířila. • Pomocné (Th - helper) • T lymfocyty, které podporují funkce ostatních buněk imunitního systému (Tc, B lymfocyty, makrofágy) HIV • Patří do tzv. získaných imunodeficitů – poškození imunitního systému během života jedince • Syndrom získané imunodeficience (AIDS) - infekcí virem HIV • HIV infikuje Th lymfocyty, makrofágy a buňky CNS • Po úvodní infekci virus několik let v organizmu pouze přežívá bez symptomů onemocnění • Následně dochází k replikaci viru a prudkému úbytku Th lymfocytů • Nedostatek Th lymfocytů vede k náchylnosti k oportunním infekcím (Kaposiho sarkom….) Monocyty • Velké buňky s kulatým nebo ledvinovitým jádrem • tvořeny v kostní dřeni, vyplavovány do krevního oběhu, kde kolují cca 8 hodin. • Poté do tkání - změna na makrofágy. • Funkce • monocyty a makrofágy jsou součástí imunitního systému. • Základní funkcí makrofágu je fagocytóza bakterií, cizorodých látek či mrtvých buněk Granulocyty • obsahují členité (polymorfní) jádro tvořené 2 - 5 segmenty • v cytoplazmě obsahují cytotoxická granula • neutrofilní – růžovo-fialová granula • eozinofilní – oranžová až červená granula • bazofilní – tmavomodrá granula • Funkce • granulocyty jsou součástí nespecifické imunity • podílejí se na likvidaci bakterií a parazitů • profesionální fagocyty – záněty • Mají schopnost • fagocytózy cizorodého materiálu. Pokud opsonizace - pohlcení usnadněno • opsonizace – proces, jímž se zvyšuje účinnost fagocytózy cizorodé částice (např. bakterie) • chemotaxe = schopnost migrovat k místu s největší koncentrací určitých látek bakteriálního nebo vlastního původu • diapedézy = proces pronikání z krevního řečiště stěnou krevních kapilár do místa zánětu • nejčetnější typ bílé krvinky v krvi člověka s nejkratší životností (12 hod v krvi, 1-2 dny v tkáních) • Mohou fagocytovat pouze jednou, potom buňka zahyne (hnis z rány - mrtvé neutrofily) Neutrofily • slabá fagocytární aktivita • hlavní úlohou je obrana proti parazitárním onemocněním (prvoci, tasemnice, hlístice). • Hromadí se v místech pronikání parazitů do těla (plíce, trávící ústrojí), • přichycují se na jejich povrchu • degranulací uvolňují látky, které parazity poškozují • uplatňují se také při alergiích (zvýšení množství těchto buněk) Eosinofily • málo pohyblivé, nejméně četné ze všech granulocytů i bílých krvinek • na membráně přítomny receptory pro protilátky typu IgE • jejich hrubá granula obsahují značné množství heparinu a histaminu - záněty a alergie • obdobou bazofilů v tkáních a pojivu jsou žírné buňky • Histamin • působí na hladké svalstvo, rozšiřuje cévy • uplatňuje se při vzniku zánětu (prostupnost cév) a zvyšuje vylučování žaludeční šťávy • nadměrné uvolnění při alergické reakci způsobuje otok, zúžení průdušek, poruchy činnosti cév, kopřivku aj • potlačení jeho působení je součástí léčby alergických stavů a žaludečního vředu (antihistaminika) Bazofily