NEUTROPHILE: EIGENSCHAFTEN, MORPHOLOGIE, FUNKTIONEN, TYPEN - BIOLOGIE - 2025

Die Neutrophilen sind der Leukozytenzelltyp und der Granulozyten-Subtyp, die an der Immunantwort beteiligt sind, die Bakterien, Pilze und andere potenziell pathogene Einheiten für den Organismus verschlingt.

Unter den körnigen Leukozyten sind Neutrophile die am häufigsten vorkommenden Zellen, die in Anteilen zwischen 65 und 75% der gesamten Leukozytenzahl gefunden werden. Diese Menge kann sich erhöhen, wenn der Körper an einer Infektion leidet.

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Um ihre Schutzfunktion zu erfüllen, weist diese Zelle eine ausgeprägte Fähigkeit auf, sich durch Gewebe zu bewegen. Sie entsprechen der ersten Verteidigungslinie bei Vorliegen einer Infektion und stehen auch im Zusammenhang mit Entzündungsereignissen.

Der Kern von Neutrophilen ist hinsichtlich seiner Morphologie variabel, weshalb die Zelle als polymorphkernig bezeichnet wird. Im Allgemeinen hat dieser Kern drei bis fünf unregelmäßige Vorsprünge oder Lappen. Das Zytoplasma präsentiert eine Reihe von Granulaten, die ihm die charakteristische rosa Farbe dieser Zelllinie verleihen.

Eigenschaften

Allgemeines und Klassifikation von Granulozyten

Blut besteht aus verschiedenen zellulären Elementen. Eine davon sind Leukozyten oder weiße Blutkörperchen, die wegen ihres Farbmangels im Vergleich zu Erythrozyten oder roten Blutkörperchen so genannt werden.

Innerhalb der weißen Blutkörperchen gibt es verschiedene Arten, von denen eine Granulozyten sind. Sie werden so genannt, da sie eine große Menge an Granulat im Zytoplasma enthalten. Im Gegenzug haben wir verschiedene Arten von Granulozyten, die sich aufgrund unterschiedlicher Laborfärbungen voneinander unterscheiden.

Granulozyten sind Eosinophile mit Granulaten, die reich an basischen Proteinen sind und mit Säurefarbstoffen wie Eosin gefärbt sind. Basophile, die saure Körnchen präsentieren und mit basischen Farbstoffen wie Methylenblau färben; und Neutrophile, die sowohl saures als auch basisches Granulat und rosa oder lavendelfarbene Töne aufweisen.

Neutrophile Übersicht und Klassifikation

In Granulozyten sind Neutrophile die am häufigsten vorkommenden Zellen. Es sind Zellen mit Bewegungsfähigkeit, die an der Immunantwort und an der Zerstörung verschiedener körpereigener Krankheitserreger und Wirkstoffe beteiligt sind.

Reife Neutrophile sind durch einen segmentierten Kern gekennzeichnet. Aus diesem Grund nennen einige Autoren diese Leukozyten polymorphkernige Zellen, abgekürzt PMNs, für ihr Akronym in Englisch.

Im peripheren Blut finden wir zwei Formen von Neutrophilen: eine mit einem segmentierten Kern und eine andere mit einem bandförmigen Kern. Im Kreislauf haben die meisten dieser Zellen einen segmentierten Kern.

Morphologie

Maße

Bei den im Labor analysierten Blutausstrichen wurde beobachtet, dass die Abmessungen der Neutrophilen zwischen 10 und 12 Mikrometer (um) liegen und geringfügig größer sind als die Erythrozyten.

Ader

Eine der bekanntesten Eigenschaften von Neutrophilen ist die Form ihres Kerns mit mehreren Lappen. Obwohl Granulozyten nach ihrer Reaktion auf Färbung klassifiziert werden, können sie anhand dieser Eigenschaft leicht identifiziert werden.

Junge Neutrophile weisen einen Kern mit einer Form auf, die einer Bande ähnelt und noch keine Art von Lappen aufweist. Möglicherweise beginnt er.

Wenn Neutrophile reif sind, kann der Kern mehrere Lappen haben - normalerweise zwei bis vier. Diese Lappen sind durch empfindliche Stränge nuklearer Natur verbunden.

Die Position der Lappen und des Kerns im Allgemeinen ist ziemlich dynamisch. Daher können die Lappen in ihrer Position und auch in ihrer Anzahl variieren.

Chromatin

Relativ ist das Chromatin von Neutrophilen ziemlich kondensiert. Die Verteilung von Chromatin in Neutrophilen ist charakteristisch für diese Zelllinie: Heterochromatin (kondensiertes Chromatin mit niedriger Transkriptionsrate) befindet sich in großen Mengen an den Rändern des Kerns und kommt mit der Kernhülle in Kontakt.

Euchromatin (relativ lockeres Chromatin mit einer allgemein hohen Transkriptionsrate) befindet sich im zentralen Bereich des Kerns, und es gibt sehr wenig von diesem Chromatin, das in direktem Kontakt mit der Hülle steht.

Bei Frauen wird eines der Geschlecht-X-Chromosomen in einer Struktur namens Barrs Körper verdichtet und inaktiviert - dieses Phänomen tritt auf, um die genetische Belastung auszugleichen. Dies wird als Anhang in einem der Kernlappen dargestellt.

Zytoplasma

Organellen und Granulate befinden sich im Zytoplasma von Neutrophilen. Dank der immensen Anzahl an Granulaten erhält das Zytoplasma des Neutrophilen eine rosa oder lila Färbung. Darüber hinaus gibt es erhebliche Mengen an Glykogen. Nachfolgend werden wir jedes der Unterkompartimente des Zytoplasmas detailliert beschreiben:

Granulat

Wie bereits erwähnt, sind Neutrophile eine Art Granulozyten, da ihr Zytoplasma unterschiedliche Körnchen aufweist. In diesen Leukozyten gibt es drei Arten von Granulaten: spezifisch, azurophil und tertiär.

Spezifisches Granulat

Das spezifische Granulat oder Sekundärgranulat ist klein und ziemlich reichlich vorhanden. Aufgrund ihrer geringen Größe sind sie im Lichtmikroskop schwer zu visualisieren. Unter dem Licht der Elektronenmikroskopie erscheinen die Körnchen jedoch als Ellipsoidstrukturen. Die Dichte der Körper ist moderat.

Innerhalb des spezifischen Granulats finden wir unter anderem Kollagenase Typ IV, Phospholipidase, Lactoferrin, Vitamin B12-Bindungsproteine, NADPH-Oxidase, Histaminase, Rezeptoren für das Blatt. Es gibt auch Komplementaktivatoren und andere Moleküle mit bakteriziden Eigenschaften.

Azurophiles Granulat

Das azurophile oder primäre Granulat ist größer als das vorherige, aber es wird in geringerer Menge gefunden. Sie entstehen zu Beginn der Granulopoese und kommen in allen Arten von Granulozyten vor. Wenn der azurblaue Farbstoff auf sie aufgetragen wird, erhalten sie eine violette Farbe. Sie sind sehr dichte Körper.

Diese Körper sind analog zu Lysosomen und enthalten Hydrolasen, Elastasen, kationische Proteine, bakterizide Proteine ​​und Myeloperoxidase. Letzteres hat das Aussehen einer Substanz mit feinem Granulat. Dieses Molekül trägt zur Bildung von Hypochlorit und Chloraminen bei, Substanzen, die zur Beseitigung von Bakterien beitragen.

Ein wichtiger Bestandteil von azurophilen Granulaten innerhalb der Kategorie der kationischen Proteine ​​sind die sogenannten Defensine, die ähnlich wie ein Antikörper wirken.

Tertiäres Granulat

In der letzten Kategorie haben wir tertiäres Granulat. Diese wiederum werden je nach Gehalt in zwei Arten von Granulaten unterteilt: Einige sind reich an Phosphatasen und andere reich an Metalloproteinen wie Gelatinasen und Kollagenasen. Es wird spekuliert, dass diese Proteine ​​zur Migration des Neutrophilen durch das Bindegewebe beitragen können.

Organellen

Zusätzlich zu den Granulaten, die im Zytoplasma von Neutrophilen deutlich sichtbar sind, sind zusätzliche subzelluläre Kompartimente ziemlich selten. In der Mitte der Zelle befindet sich jedoch ein entstehender Golgi-Apparat und eine kleine Anzahl von Mitochondrien.

Eigenschaften

Das Leben in einer Welt voller pathogener einzelliger Organismen ist eine große Herausforderung für mehrzellige Organismen. Im Laufe der Evolution entwickelten sich zelluläre Elemente mit der Fähigkeit, diese potenziellen Bedrohungen zu verschlingen und zu zerstören. Eine der wichtigsten (und primitivsten) Barrieren bildet das angeborene Immunsystem.

Neutrophile sind Teil dieses angeborenen Systems. Im Körper ist dieses System für die Zerstörung von körpereigenen Krankheitserregern oder Molekülen verantwortlich, die für kein Antigen spezifisch sind, und stützt sich dabei auf die Barrieren aus Haut und Schleimhäuten.

Beim Menschen kann die Neutrophilenzahl 70% der zirkulierenden Leukozyten überschreiten. Dies ist die erste Verteidigungslinie gegen eine Vielzahl von Krankheitserregern: von Bakterien über Parasiten bis hin zu Pilzen. Unter den Funktionen von Neutrophilen haben wir also:

Zerstörung pathogener Einheiten

Die Hauptfunktion von Neutrophilen besteht darin, fremde Moleküle oder Materialien zu zerstören, die durch Phagozytose in den Körper gelangen - einschließlich Mikroorganismen, die Krankheiten verursachen können.

Der Prozess, durch den Neutrophile fremde Wesenheiten zerstören, besteht aus zwei Schritten: der Suche mittels Chemotaxis, Zellmotilität und Diapédesis, gefolgt von der Zerstörung derselben mittels Phagozytose und Verdauung. Dies geschieht wie folgt:

Schritt 1: Chemotaxis

Die Rekrutierung von Neutrophilen erzeugt einen Entzündungsprozess in dem Bereich, in dem die Bindung an den Leukozytenrezeptor stattgefunden hat. Chemotaktische Mittel können von Mikroorganismen, von Zellschäden oder von anderen Arten von Leukozyten produziert werden.

Die erste Reaktion von Neutrophilen besteht darin, die Endothelzellen der Blutgefäße durch die Verwendung von Molekülen vom adhäsiven Typ zu erreichen. Sobald die Zellen den Ort der Infektion oder Inflation erreichen, beginnen die Neutrophilen mit dem Prozess der Phagozytose.

Schritt 2: Phagozytose

Auf der Zelloberfläche besitzen Neutrophile eine Vielzahl von Rezeptoren mit unterschiedlichen Funktionen: Sie können den pathogenen Organismus, die apoptotische Zelle oder jedes andere Partikel direkt erkennen oder sie können ein am Fremdpartikel verankertes opsonisches Molekül erkennen.

Wenn ein Mikroorganismus "opsonisiert" wird, bedeutet dies, dass er mit Antikörpern, Komplementen oder beidem beschichtet ist.

Während des Phagozytoseprozesses treten Pseudopodien aus dem Neutrophilen auf, die das zu verdauende Partikel zu umgeben beginnen. In diesem Fall erfolgt die Phagosomenbildung im Zytoplasma des Neutrophilen.

Phagosomenbildung

Durch die Bildung des Phagosoms kann der in diesem Körper befindliche NADH-Oxidasekomplex reaktive Sauerstoffspezies (wie z. B. Wasserstoffperoxid) erzeugen, die zur Umwandlung in Hypochlorit führen. In ähnlicher Weise setzen die verschiedenen Arten von Granulaten bakterizide Substanzen frei.

Die Kombination von reaktiven Sauerstoffspezies und Bakteriziden ermöglicht die Eliminierung des Erregers.

Neutrophiler Tod

Nach erfolgter Verdauung des Erregers kann das Abbauproduktmaterial in Restkörpern gelagert oder mittels Exozytose entsorgt werden. Während dieses Phänomens leiden die meisten teilnehmenden Neutrophilen unter Zelltod.

Was wir als "Eiter" kennen, ist ein dickes weißliches oder gelbliches Exsudat von toten Bakterien, gemischt mit Neutrophilen.

Rekrutierung anderer Zellen

Neutrophile entleeren nicht nur den Granulatinhalt, um Krankheitserreger anzugreifen, sondern sind auch für die Sekretion von Molekülen in die extrazelluläre Matrix verantwortlich.

Die nach außen sekretierten Moleküle wirken als chemotaktische Mittel. Das heißt, sie sind dafür verantwortlich, andere Zellen wie zusätzliche Neutrophile, Makrophagen und andere Entzündungserreger "anzurufen" oder "anzuziehen".

Generierung von NETs

Neutrophile sind Zellen, die sogenannte extrazelluläre Neutrophilenfallen erzeugen können, die im Englischen als NETs abgekürzt werden.

Diese Strukturen werden nach dem Tod von Neutrophilen infolge antimikrobieller Aktivität erzeugt. Es wird spekuliert, dass diese extrazellulären Strukturen Ketten von Nukleosomen darstellen.

Tatsächlich wurde die Verwendung des Begriffs NETosis vorgeschlagen, um diese besondere Form des Zelltods zu beschreiben - was zur Freisetzung von NETs führt.

Diese Strukturen haben Enzyme, die wir auch im Granulat von Neutrophilen finden und die zur Zerstörung von bakteriellen, sowohl gramnegativen als auch grampositiven Bakterien oder Pilzmitteln führen können.

Sekretorische Funktion

Neutrophile wurden mit der Sekretion von Substanzen von biologischer Relevanz in Verbindung gebracht. Diese Zellen sind eine wichtige Quelle für Transcobalamin I, das für die korrekte Aufnahme von Vitamin B12 im Körper unerlässlich ist.

Darüber hinaus sind sie die Quelle einer wichtigen Vielzahl von Zytokinen. Unter diesen Molekülen sticht die Produktion von Interleukin-1 hervor, einer Substanz, die als Pyrogen bekannt ist. Das heißt, ein Molekül, das Fieberprozesse auslösen kann.

Interleukin-1 ist verantwortlich für die Induktion der Synthese anderer Moleküle, die Prostaglandine genannt werden und auf den Hypothalamus wirken und den Temperaturanstieg verursachen. Unter diesem Gesichtspunkt ist Fieber eine Folge der akuten Inflation, die sich aus der massiven neutrophilen Reaktion ergibt.

Herkunft und Entwicklung

Wie viele Neutrophile werden produziert?

Die Produktion von Neutrophilen wird auf 10 bis ¹¹ Zellen pro Tag geschätzt , was bei einer bakteriellen Infektion des Körpers um eine Größenordnung ansteigen kann.

Wo werden Neutrophile hergestellt?

Die Entwicklung von Neutrophilen erfolgt im Knochenmark. Aufgrund der Bedeutung dieser Zellen und der signifikanten Anzahl, die produziert werden muss, widmet das Knochenmark fast 60% seiner Gesamtproduktion dem Ursprung von Neutrophilen.

Wie werden Neutrophile hergestellt?

Die Zelle, aus der sie stammen, wird als Granulozyten-Monozyten-Vorläufer bezeichnet, und wie der Name schon sagt, ist es die Zelle, aus der sowohl Granulozyten als auch Monozyten entstehen.

Es gibt verschiedene Moleküle, die an der Bildung von Neutrophilen beteiligt sind, aber das Hauptmolekül heißt Granulozytenkolonie-stimulierender Faktor und ist ein Zytokin.

Im Knochenmark gibt es drei Arten von sich entwickelnden Neutrophilen: die Stammzellgruppe, die proliferierende Gruppe und die reifende Gruppe. Die erste Gruppe besteht aus hämatopoetischen Zellen, die zur Erneuerung und Differenzierung fähig sind.

Die Proliferationsgruppe besteht aus Zellen in mitotischen Zuständen (dh in Zellteilung) und umfasst myeloische Vorläufer oder Kolonien, die Granulozyten, Erythrozyten, Monozyten und Megakaryozyten, Granulozyten-Makrophagen-Vorläufer, Myeloblasten, Promyelozyten und Myelozyten bilden. Die Reifungsstadien erfolgen in der angegebenen Reihenfolge.

Die letzte Gruppe besteht aus Zellen, die sich einer Kernreifung unterziehen und aus Metamyelozyten und Neutrophilen bestehen - sowohl gebändert als auch segmentiert.

Wie lange halten Neutrophile?

Neutrophile haben im Vergleich zu anderen Zellen des Immunsystems eine kurze Halbwertszeit. Traditionelle Schätzungen gehen davon aus, dass Neutrophile etwa 12 Stunden im Kreislauf und etwas mehr als einen Tag im Gewebe halten.

Heute werden Methoden und Techniken verwendet, die die Deuteriummarkierung beinhalten. Nach diesem Ansatz wird die Halbwertszeit von Neutrophilen auf bis zu 5 Tage erhöht. In der Literatur bleibt diese Diskrepanz umstritten.

Migration von Neutrophilen

Innerhalb der drei Gruppen von Neutrophilen eine zelluläre Bewegung (der Neutrophilen und ihrer Vorläufer) zwischen dem Knochenmark, dem peripheren Blut und den Geweben. Tatsächlich ist eine der wichtigsten Eigenschaften dieses Leukozytentyps seine Migrationsfähigkeit.

Da dies die am häufigsten vorkommenden weißen Blutkörperchen sind, bilden sie die erste Zellwelle, die die Läsion erreicht. Das Vorhandensein von Neutrophilen (und auch Monozyten) impliziert eine signifikante Entzündungsreaktion. Die Migration unterliegt der Kontrolle bestimmter Adhäsionsmoleküle auf der Zelloberfläche, die mit Endothelzellen interagieren.

Krankheiten

Neutrophilie

Wenn die absolute Neutrophilenzahl 8,6,10 ⁹ überschreitet, wird angenommen, dass bei dem Patienten eine Neutrophilie auftritt . Dieser Zustand geht mit einer granulozytären Hyperplasie des Knochenmarks einher, bei der keine Eosinophilie, Basophile und Erythrozyten mit Kernen im peripheren Blut vorhanden sind.

Es gibt mehrere Ursachen, die zu einem gutartigen Anstieg der Neutrophilen führen können, wie z. B. Stresszustände, Tachykardieereignisse, Fieber, Wehen und übermäßige Herz-Kreislauf-Übungen.

Ursachen im Zusammenhang mit Pathologien oder Zuständen von medizinischer Relevanz sind Entzündungen, Vergiftungen, Blutungen, Hämolyse und Neoplasien.

Neutropenie

Der entgegengesetzte Zustand zur Neutrophilie ist die Neutropenie. Zu den Ursachen, die mit einem Abfall der Neutrophilenwerte verbunden sind, gehören Infektionen, physikalische Wirkstoffe wie Röntgenstrahlen, Vitamin B12-Mangel, Einnahme von Medikamenten und das als faule weiße Blutkörperchen bekannte Syndrom. Letzteres besteht aus zufälligen und richtungslosen Bewegungen der Zellen.

Verweise

1. B. Alberts, D. Bray, K. Hopkin, AD Johnson, J. Lewis, M. Raff,… & P. ​​Walter (2013). Essentielle Zellbiologie. Garland Science.
2. Alonso, MAS & i Pons, EC (2002). Praktisches Handbuch der klinischen Hämatologie. Antares.
3. Arber, DA, Glader, B., List, AF, Means, RT, Paraskevas, F. & Rodgers, GM (2013). Die klinische Hämatologie von Wintrobe. Lippincott Williams & Wilkins.
4. Deniset, JF & Kubes, P. (2016). Jüngste Fortschritte beim Verständnis von Neutrophilen. F1000Research, 5, 2912.
5. Hoffman, R., Benz Jr., EJ, Silberstein, LE, Heslop, H., Anastasi, J. & Weitz, J. (2013). Hämatologie: Grundprinzipien und Praxis. Elsevier Gesundheitswissenschaften.
6. Kierszenbaum, AL & Tres, L. (2015). Histologie und Zellbiologie: Eine Einführung in die Pathologie E-Book. Elsevier Gesundheitswissenschaften.
7. Mayadas, TN, Cullere, X. & Lowell, CA (2013). Die vielfältigen Funktionen von Neutrophilen. Jährliche Überprüfung der Pathologie, 9, 181–218.
8. Munday, MC (1964). Fehlen von Neutrophilen. British Medical Journal, 2 (5414), 892.
9. Pollard, TD, Earnshaw, WC, J. Lippincott-Schwartz & G. Johnson (2016). Zellbiologie E-Book. Elsevier Gesundheitswissenschaften.
10. Rosales C. (2018). Neutrophil: Eine Zelle mit vielen Entzündungsrollen oder mehreren Zelltypen? Frontiers in Physiology, 9, 113.
11. Selders, GS, Fetz, AE, Radic, MZ und Bowlin, GL (2017). Ein Überblick über die Rolle von Neutrophilen bei der angeborenen Immunität, Entzündung und Integration von Wirt und Biomaterial. Regenerative Biomaterialien, 4 (1), 55-68.