MASTZELLEN: URSPRUNG UND BILDUNG, EIGENSCHAFTEN UND FUNKTIONEN - BIOLOGIE - 2025

Die Mastzellen sind Leukozyten, die aus hämatopoetischen Stammzellen aus dem Knochenmark stammen, um ihre Reifung im Gewebe zu vervollständigen. Sie kommen in praktisch allen Wirbeltiergruppen vor; Beim Menschen haben sie eine abgerundete Form mit einem Durchmesser von 8 bis 20 Mikrometern.

Diese Zellen zirkulieren nicht frei im Blutkreislauf, sind jedoch im Bindegewebe allgegenwärtig, hauptsächlich in Verbindung mit Blutgefäßen. Sie haben eine ähnliche Zusammensetzung wie basophile Granulozyten und können als Reaktion auf ähnliche Reize degranulieren.

Mastzelle oder Mastzelle (auf Englisch). Entnommen und bearbeitet von: Dr. Roshan Nasimudeen.

Mastzellen haben zahlreiche Funktionen, darunter Phagozytose und Antigenverarbeitung sowie die Freisetzung von Zytokinen und Substanzen mit Aktivität auf Blutgefäßen. Sie müssen jedoch aktiviert werden, um ihre Funktion ausüben zu können.

Sie enthalten Heparin, ein starkes Blut-Antikoagulans, sowie Histamin, das eine Erweiterung der Blutkapillaren bewirkt und die Kapillarpermeabilität erhöht, wofür sie mit entzündlichen und immunologischen Mechanismen zusammenhängen.

Die Zunahme der Anzahl von Mastzellen kann eine Krankheit namens Mastozytose auslösen. Zu den Krankheitssymptomen zählen unter anderem Juckreiz, Herzrhythmusstörungen, Dekompensation, Schwindel, Atemnot, Durchfall, Übelkeit und Kopfschmerzen.

Herkunft und Bildung

Mastzellen stammen von einer pluripotentiellen hämatopoetischen Zelle im Knochenmark. Nach ihrer Bildung wandern sie als unreife und undifferenzierte agranuläre Zellen, sogenannte CD34 + -Vorläuferzellen, über den Blutkreislauf in das Bindegewebe.

Im Bindegewebe reifen Mastzellen und erfüllen ihre Funktionen. Es werden jedoch nicht alle Vorläuferzellen, die das Bindegewebe erreichen, reifen und differenzieren, aber einige bleiben undifferenziert und wirken als Reservezellen.

Während ihrer Reifung bilden Mastzellen sekretorische Körnchen und exprimieren verschiedene Rezeptoren auf ihrer Oberfläche. Mehrere Zytokine und andere Verbindungen sind am Wachstums- und Differenzierungsprozess von Mastzellen beteiligt.

Ein sehr wichtiges Zytokin in diesem Prozess ist der Stammzellfaktor (CSF). Dieser Faktor wird dafür verantwortlich sein, die Entwicklung, Differenzierung und Reifung von Mastzellen von ihren Eltern zu induzieren. mit Hilfe eines Transmembranrezeptors vom Tyrosinkinase-Typ namens KIT.

Die Fähigkeit, zu bleiben, sich zu bewegen und mit der extrazellulären Matrix verschiedener Gewebe zu interagieren, beruht teilweise auf ihrer Fähigkeit, mittels Integrinen an verschiedenen Proteinen zu haften, die sich in der extrazellulären Matrix befinden, einschließlich Lamininen, Fibronektinen und Vitronektinen.

Eigenschaften

Mastzellen sind abgerundete oder eiförmige Zellen mit einem Durchmesser von 8 bis 20 Mikrometern und Falten oder Mikrovilli auf ihrer Oberfläche. Sein Kern ist abgerundet und befindet sich in zentraler Position.

Das Zytoplasma ist reichlich vorhanden, die Mitochondrien wenige, mit einem kurzen endosplamatischen Retikulum und zahlreichen freien Ribosomen. Zahlreiche sekretorische Granulate mit einem Durchmesser von ungefähr 1,5 um sind auch im Zytoplasma vorhanden. Sie sind von einer Membran umgeben und ihr Gehalt variiert je nach Art.

Diese Körnchen sind metachromatisch, dh sie erhalten während des Färbens eine andere Farbe als der Farbstoff, mit dem sie gefärbt werden. Zusätzlich präsentieren sie Lipidkörper im Zytoplasma, Strukturen, die nicht von Membranen umgeben sind, die zur Speicherung von Arachidonsäure dienen.

Ein grundlegendes Merkmal von Mastzellen ist, dass sie im Gegensatz zu Basophilen und anderen Blutzellen das Knochenmark immer verlassen, ohne gereift zu sein.

Typen

Innerhalb desselben Organismus bilden Mastzellen eine heterogene Gruppe von Zellen, die bei Nagetieren aufgrund ihrer morphologischen, funktionellen und histochemischen Eigenschaften in zwei große Gruppen unterschieden werden können.

Mastzellen des Bindegewebes

Befindet sich im Bindegewebe der Haut, hauptsächlich um die Blutgefäße und das Peritoneum. Sie haben Körnchen, die mit Safranin (Vitalfarbstoff) reagieren und eine rote Farbe annehmen.

Diese Mastzellen enthalten viel Histamin und Heparin und sind an der Abwehr von Bakterien beteiligt. Sie exprimieren auch die als Rattenmastzellprotease I (CTMC-I) bezeichneten Enzyme, die der Chymase beim Menschen entsprechen, und CTMC-VI und VII, die der Tryptase entsprechen, sowie Heparin .

Schleimhautmastzellen

Sie kommen hauptsächlich in der Darmschleimhaut und den Atemwegen vor. Diese Mastzellen sind abhängig von Zytokinen, die aus T-Lymphozyten stammen. Ihr Histamingehalt ist niedriger als der von Mastzellen im Bindegewebe.

Diese Mastzellen exprimieren das Enzym RMCP-II, das beim Menschen der Chymase entspricht, sowie Chondroitinsulfat.

Zytologie eines Tumors. Die gesehenen Zellen sind Mastzellen. Entnommen und bearbeitet von: Joel Mills.

In Menschen

Beim Menschen unterscheiden sich Mastzellen auch in zwei Subtypen, die denen bei Nagetieren entsprechen. Zu den Unterschieden, die zwischen beiden Gruppen von Organismen bestehen, gehört jedoch die Tatsache, dass beide Arten von Mastzellen beim Menschen in verschiedenen Gewebetypen koexistieren können.

Humane MC _TC- Mastzellen entsprechen Ratten-Bindegewebsmastzellen. Diese exprimieren Tryptase, Chymase und auch Carboxypeptidase und kommen häufiger in der Haut und der Darmsubmukosa vor.

Humane MC _T- Mastzellen sind ihrerseits äquivalent zu Schleimhautmastzellen. Das einzige neutrale Protein, das sie exprimieren, ist Tryptase und sie sind häufiger in der Darmschleimhaut.

Eigenschaften

Diese Zellen haben mehrere Funktionen, die sie ausüben, indem sie multifunktionelle biochemische Botenstoffe freisetzen, die im Granulat enthalten sind.

Angeborene Immunität

Mastzellen im Bindegewebe der Haut fungieren als Wachhunde und schützen den Körper vor Bakterien und anderen Krankheitserregern. Diese Zellen haben eine Vielzahl von Rezeptoren auf ihrer Oberfläche, die mit Mikroorganismen interagieren und die Abwehrreaktion aktivieren können.

Erworbene Immunität

Mastzellen haben die Fähigkeit, Antigene zu phagozytieren, zu verarbeiten und einzufangen, können aber auch das Wachstum modulieren und die Rekrutierung von Lymphozyten fördern. Sie sind auch in der Lage, Makrophagen und Lymphozyten durch die Sekretion von Zytokinen und Chemokinen zu aktivieren.

Allergien

Es gibt verschiedene Arten von Zellen, die an den allergischen Reaktionsmechanismen des Körpers beteiligt sind. Mastzellen sind als anfängliche Effektoren beteiligt, indem sie den Erreger der Allergie über die Fc-IR-Rezeptoren erkennen und den Inhalt ihres Granulats freisetzen.

Das Granulat enthält zahlreiche Substanzen, einschließlich primärer und sekundärer Mediatoren und Enzyme. Diese Mediatoren umfassen beispielsweise Heparin, Histamin (primär), Prostaglandine, Leukotriene und Interleukine (sekundär).

Die Freisetzung der Mediatoren führt zu verschiedenen Effekten, z. B. zur Förderung entzündungsfördernder Mechanismen, zur Aktivierung von Blutplättchen, Eosinophilen und Neutrophilen, zur Erhöhung der Permeabilität der Gefäßwände und zur Induktion einer Muskelkontraktion in den Atemwegen.

Allergische Reaktionen können lokale Auswirkungen haben, beispielsweise auf Rhinitis (Nasenschleimhaut), oder sie können allgemein sein. In diesem Fall tritt ein anaphylaktischer Schock auf.

Reparatur beschädigter Gewebe

Die Gewebereparatur ist einer der Prozesse, an denen Mastzellen beteiligt sind. Dieser Prozess sollte zur Wiederherstellung der normalen Gewebestruktur und -funktion nach einer Schädigung führen. Manchmal kann die Reparatur jedoch beeinträchtigt sein, was zu einer Gewebefibrose führt.

Beispielsweise scheint die Gewebefibrose der Basalmembran des respiratorischen Epithels bei allergischem Asthma mit einer wiederholten Mastzellstimulation in Zusammenhang zu stehen. Andererseits fördern Mastzellen während der Wundreparatur die Migration und Bildung von Fibroblasten.

Knochenmarkmastzellen, beobachtet unter Verwendung der Wright-Färbemethode. Entnommen und bearbeitet von: Ed Uthman aus Houston, TX, USA.

Angiogenese

Verschiedene Zellen sind an der Bildung neuer Blutgefäße sowie an der Migration, Proliferation, Bildung und auch am Überleben von Endothelzellen durch die Produktion angiogener Wachstumsfaktoren beteiligt.

Zellen, die die Angiogenese fördern, umfassen Fibroblasten, T-Lymphozyten, Plasmazellen, Neutrophile, Eosinophile sowie Mastzellen.

Regulación de función tisular

En el epitelio intestinal, los mastocitos regulan actividades como secreción de agua y electrolitos, flujo sanguíneo, vaso constricción, permeabilidad endotelial, motilidad intestinal, percepción del dolor, flujo de células en el tejido, así como la actividad celular de neutrófilos, eosinófilos y linfocitos.

Degranulación de los mastocitos

Durante la respuesta de los mastocitos a los procesos inflamatorios estos liberan el contenido de sus gránulos en un mecanismo que recibe el nombre de degranulación. Existen dos tipos de degranulación:

Degranulación explosiva

También denominada degranulación anafiláctica o exocitosis mixta. En este caso, los gránulos se hinchan y se hacen menos densos, ocurriendo una fusión de las membranas de los gránulos entre sí y con la membrana plasmática. Además, se crea la formación de canales de secreción que comunican con los gránulos ubicados más profundamente en el citoplasma.

De esta manera, va a ocurrir una secreción masiva y puntual del contenido de los gránulos al exterior de la célula. Se presenta durante respuestas alérgicas.

Degranulación lenta

En este caso no existe una fusión de membranas, sino que las cantidades de contenido granular liberadas van a ser menores y va a ocurrir en períodos más prolongados de tiempo. Ocurren en tejidos con inflamaciones crónicas o tumorales.

Valores normales

Los mastocitos maduros no se encuentran libres en el torrente sanguíneo, sino en los tejidos conectivos y otros tipos de tejidos. No existen valores de referencia para estas células.

Sin embargo, se consideran valores normales densidades de 500 a 4000 células/mm³ en los pulmones, mientras que en la piel sus valores oscilan entre 700 y 1200 células/mm³ y cerca de 20000 en el epitelio del tracto gastrointestinal.

Mastocitosis sistémica

La mastocitosis sistémica (MS) es una enfermedad clonal de los progenitores mastocíticos de la médula ósea que ocasiona una proliferación del número de mastocitos hasta niveles superiores a lo normal.

La enfermedad puede presentarse en forma asintomática o indolente, sin embargo, también puede manifestarse en una forma altamente agresiva, en cuyo caso los niveles de mortalidad son muy elevados (leucemia de mastocitos).

La mastocitocis puede presentarse a cualquier edad, pero tienen una mayor incidencia en personas adultas. Los síntomas de la enfermedad están relacionados con los productos secretados por los mastocitos e incluyen inestabilidad vascular o shock anafiláctico sin causa aparente, enrojecimiento de la piel, diarreas o dolores de cabeza, entre otros.

Hasta la fecha no existe ningún tratamiento efectivo para curar la mastocitosis, aunque existen tratamientos para controlarla en pacientes con lesiones óseas severas, con mastocitosis severa o con afecciones intestinales. Estos tratamientos incluyen desde prednisolona hasta quimioterapia.

Referencias

1. P.R. Weather, H.G. Burkitt & V.G. Daniels (1987). Functional Histology. 2nd edition. Churchill Linvingstone.
2. Mast cell. En Wikipedia. Recuperado de en.wikipedia.org.
3. M.J. Molina-Garrido, A. Mora, C. Guillén-Ponce, M. Guirado, M.J. Molina, M. A. Molina & A. Carrato (2008). Mastocitosis sistémica. Revisión sistemática. Anales de Medicina Interna.
4. D.D. Metcalfe, D. Baram & Y.A. Mekori. 1997. Mast cells. Physiological reviews.
5. Tipos Celulares: Mastocitos. Atlas de Anatomía vegetal y animal. Recuperado de mmegias.webs.uvigo.es.
6. Mastocitos. Recuperado de ecured.cu.