Langerhansove bunky sú bunky, ktoré hrajú kľúčovú úlohu v imunitných mechanizmoch pokožky. Langerhansove bunky kolonizujú našu pokožku a rozpoznávajú antigény, ktoré sa v nej vyskytujú. Napriek mnohoročnému výskumu sú Langerhansove bunky vo vedeckom svete stále považované za trochu záhadné - mnoho otázok týkajúcich sa ich pôvodu a presných mechanizmov účinku zostáva stále nejasných. Zistite, čo sú Langerhansove bunky, ako fungujú v imunitnom systéme a aké podmienky môžu súvisieť s dysfunkciou Langerhansových buniek.
Langerhansove bunky sú bunky, ktoré hrajú kľúčovú úlohu v imunitných mechanizmoch pokožky. Langerhansove bunky kolonizujú našu pokožku a rozpoznávajú antigény, ktoré sa v nej vyskytujú. Langerhansove bunky sa okrem pokožky nachádzajú aj v epiteli úst, dýchacích ciest a urogenitálnom systéme.
Hlavnou úlohou Langerhansových buniek je rozpoznávať patogény, ktoré vstupujú do nášho tela prírodnými bariérami. V takýchto situáciách je vďaka Langerhansovým bunkám okamžite stimulovaný imunitný systém. Langerhansove bunky tiež hrajú dôležitú úlohu v mechanizmoch imunitnej tolerancie.
Obsah:
- Langerhansove bunky - čo sú a kde sa vyskytujú?
- Štruktúra Langerhansových buniek
- Langerhansove bunky - funkcie v tele
- Langerhansove bunky a systémy SALT a MALT
- Úloha Langerhansových buniek v patogenéze chorôb
- Langerhansove bunky - klinická aplikácia
Langerhansove bunky - čo sú a kde sa vyskytujú?
Langerhansove bunky patria do populácie bielych krviniek, ktoré vykonávajú imunitnú funkciu. Miesto ich vzniku je kostná dreň. Odtiaľ potom Langerhansove bunky končia v krvi, ktorá ich transportuje do vhodných tkanív.
Langerhansove bunky obývajú našu pokožku aj epitel slizníc v ústnej dutine, nosohltane, dýchacích cestách, zažívacom trakte a urogenitálnom trakte.
Langerhansove bunky patria do rodiny dendritických buniek. Ich názov pochádza z charakteristických výbežkov pripomínajúcich dendrity nervových buniek (sú to výbežky rozvetvujúce sa do tvaru koruny stromu).
Langerhansove bunky sa natrvalo usadzujú na miestach neustáleho kontaktu tkanív nášho tela s vonkajším prostredím. Ich umiestnenie nie je náhodné - sú to bunky špecializované na vykonávanie imunitných funkcií.
Pri kontakte s cudzou látkou alebo patogénom Langerhansove bunky „urobia rozhodnutie“, či je v danej situácii potrebné stimulovať imunitný systém.
Ak je to tak, začne sa proces imunitnej odpovede a neutralizácie „votrelca“. Ak nie, tzv imunitná tolerancia - imunitný systém nereaguje na príslušný antigén.
Štruktúra Langerhansových buniek
Po opustení kostnej drene získajú Langerhansove bunky malý okrúhly tvar. Ich forma sa drasticky mení, až keď sú cieľové tkanivá kolonizované. Potom sa výrazne zväčšia a vytvárajú charakteristické výčnelky.
Po mnoho rokov boli Langerhansove bunky vďaka svojej podobnosti s nervovými bunkami považované za časti nervových zakončení nachádzajúcich sa v koži. Až v 70. rokoch sa zistili väzby medzi Langerhansovými bunkami a imunitným systémom, ktoré spôsobili revolúciu v doterajších názoroch na ne.
Langerhansove bunky sa najľahšie nachádzajú v tŕňovej vrstve epidermy.
Naša pokožka sa skladá z piatich vrstiev buniek. To sú zase (zvnútra) bazálna vrstva, tŕňová vrstva, zrnitá vrstva, ľahká vrstva a zrohovatená vrstva.
Langerhansove bunky preto obývajú pomerne hlboké vrstvy epidermis. Napriek tomu môžu vykonávať presnú kontrolu nad celou jeho hrúbkou. Ako?
To je možné vďaka vyššie uvedeným výčnelkom, ktoré sa tiahnu až k vonkajšej vrstve - zrohovatenej vrstve. Tieto výčnelky sa spájajú do rozsiahlej siete, ktorá vám umožňuje vytvoriť efektívnu imunitnú bariéru.
Pri pohľade na Langerhansove bunky v elektrónovom mikroskope vidíme veľmi charakteristické štruktúry v tvare tenisových rakiet. Jedná sa o tzv Birbeckove granule, ktoré sú špecifickým markerom Langerhansových buniek.
Tieto „rakety“ sú pravdepodobne zodpovedné za procesy spracovania antigénu, na ktoré sa špecializujú Langerhansove bunky. Tieto bunky majú širokú škálu mechanizmov, ktoré im umožňujú absorbovať antigény, analyzovať ich a vyvolať alebo potlačiť imunitnú odpoveď.
Čítajte tiež: Koža - štruktúra a funkcie pokožky
Langerhansove bunky - funkcie v tele
Langerhansove bunky vytvárajú mimoriadne zaujímavú imunitnú bariéru v našej pokožke a slizniciach. Pozrime sa podrobnejšie na ich funkcie. Langerhansove bunky sú zodpovedné za nasledujúce procesy:
- Langerhansove bunky - prezentácia antigénu
Najdôležitejšou úlohou Langerhansových buniek je takzvaná prezentácia antigénu. O čom je tento jav? Je to proces absorpcie, spracovania a demonštrácie antigénov do iných buniek imunitného systému. Vďaka tomu je možné stimulovať ich ku koordinovanej imunitnej reakcii.
Antigény sú špecifické „značky“ molekúl a buniek rozpoznané bunkami, ktoré strážia prostredie tkaniva. Antigény umožňujú rozpoznať daný objekt a rozhodnúť, či je alebo nie je tento prvok patogénny.
Je potrebné pripomenúť, že antigény sa vyskytujú nielen na povrchu „votrelcov“. Každá bunka v našom tele má svoje vlastné antigény, ktoré imunitný systém rozpoznáva tak, aby proti nim nespúšťali zápalovú reakciu.
Prezentácia antigénov je rozhodujúca pre účinnú obranu proti patogénom. Ako tento proces prebieha v Langerhansových bunkách?
Prvým krokom je rozpoznanie cudzieho prvku. Langerhansove bunky sú vybavené mnohými nástrojmi, ktoré im umožňujú „zachytiť“ potenciálne nebezpečné častice a mikróby z prostredia.
Jedným z takýchto nástrojov sú tzv receptory rozpoznávania patogénov (PRR). Vďaka nim Langerhansove bunky „vedia“, že majú do činenia s cudzou bunkou s patogénnymi vlastnosťami.
Keď Langerhansove bunky rozpoznajú patogén, chcú na neho okamžite upozorniť ďalšie imunitné bunky. Aby to mohli urobiť, musia najskôr objekt pohltiť.
Langerhansove bunky sú vybavené mnohými mechanizmami, ktoré umožňujú endocytózu, to znamená príjem látok z vonkajšieho prostredia. Podľa svojich potrieb používajú:
- fagocytóza („konzumácia“ pevných častíc)
- pinocytóza (absorpcia tekutých látok)
- endocytóza za účasti špeciálnych receptorov
V priebehu týchto procesov majú Langerhansove bunky príležitosť dôkladne analyzovať a zoznámiť sa s „votrelcom“. Potom sú antigény mikroorganizmu vystavené povrchu Langerhansovej bunky. Prezentácia antigénu začína.
Dospeli sme do štádia, keď Langerhansova bunka pohltila patogén a vystavila jeho antigény na svojom povrchu.Je teda čas predstaviť ich ďalším bunkám imunitného systému. Kde také bunky nájdete?
V pokožke ich je pomerne málo. Tu prichádzame k ďalšej pozoruhodnej zručnosti Langerhansových buniek.
Aby mohli prezentovať antigén, môžu opustiť pokožku a cestovať na miesta, kde sa hemžia bunky imunitného systému. Takými miestami sú lymfatické uzliny.
Langerhansove bunky cestujú z kože do lymfatických uzlín lymfatickými cestami pomocou vhodnej signalizácie. Stretávajú sa tam s množstvom lymfocytov - buniek špecializovaných na ničenie mikróbov.
Langerhansove bunky prezentujú antigény lymfocytom, ktoré sa týmto spôsobom naučia rozpoznať daný patogén a pripraviť proti nemu imunitnú odpoveď.
Okrem stimulácie tzv cytotoxické lymfocyty schopné inaktivovať mikroorganizmy, tento proces tiež vytvára bunky imunitnej pamäte. Vďaka nim ďalší kontakt s rovnakým patogénom spustí rýchlejšiu a lepšie prispôsobenú imunitnú odpoveď.
- Langerhansove bunky - tolerogénne vlastnosti
Predchádzajúci odsek sa zameral na imunogénne vlastnosti Langerhansových buniek. Ich podstatou bolo stimulovať imunitný systém v boji proti patogénom. Relatívne nedávno sa zistilo, že Langerhansove bunky sú tiež schopné vykonávať radikálne odlišné funkcie.
Za prísne stanovených podmienok získavajú tolerogénne vlastnosti. Ich podstatou je potlačenie imunitnej odpovede organizmu a vytvorenie tolerancie k určitým antigénom.
Ukázalo sa, že Langerhansove bunky absorbujú prvky vlastného tela (bielkoviny, fragmenty mŕtvych buniek) tak často ako patogénne prvky. Potom s nimi cestujú do lymfatických uzlín a prezentujú ich lymfocytom.
Je zaujímavé, že toto správanie nevedie k rozvoju autoimunity (deštrukcia vlastných buniek tela imunitným systémom). Naopak - tzv regulačné lymfocyty, ktorých úlohou je potlačiť imunitnú odpoveď. Takto sa náš imunitný systém učí rozpoznávať svoje vlastné antigény.
To isté sa deje s inými cudzími predmetmi, ktoré nie sú patogénne. V každodennom živote prichádza naša pokožka do styku s množstvom látok (kozmetika, oblečenie, šperky), ktoré by nemali vyvolávať zápalové reakcie. Vďaka Langerhansovým bunkám je možné vyvinúť toleranciu na tento typ antigénov.
Ako je vidieť, Langerhansove bunky neustále balansujú medzi imunogénnymi a tolerogénnymi aktivitami.
Udržiavanie imunitnej rovnováhy v pokožke je mimoriadne dôležité. Správne fungujúce Langerhansove bunky vytvárajú zápalovú reakciu, keď je to skutočne potrebné.
Na druhej strane, uhasenie nadmernej alebo zbytočnej imunitnej odpovede umožňuje zabrániť reakciám z precitlivenosti.
- Langerhansove bunky - hojenie rán
Akékoľvek poškodenie kontinuity pokožky je spojené s možnosťou ľahšieho prenikania mikroorganizmov do tela. Cieľom hojenia rán je nielen obnovenie normálnej štruktúry tkanív, ale aj obnovenie kontinuity imunitnej bariéry.
Langerhansove bunky hrajú v tomto procese dôležitú úlohu. Poškodenie buniek epidermy vedie k zápalovému prostrediu, ktoré umožňuje lokálny prítok buniek imunitného systému. Tento proces okrem iného koordinoval: Langerhansovými bunkami, je to prvý stupeň hojenia rán.
Na tomto mieste stojí za zmienku vedecká štúdia, ktorej cieľom bolo preskúmať vzťah medzi počtom Langerhansových buniek a účinnosťou procesu hojenia.
Vedci uskutočnili 4-týždňové pozorovanie procesu hojenia rán u pacientov liečených na diabetickú nohu. Výsledky štúdie ukázali, že viac Langerhansových buniek v blízkosti rany korelovalo s lepšími výsledkami hojenia.
V tomto smere je potrebný ďalší výskum, aby sa pochopili presné mechanizmy, pomocou ktorých fungujú Langerhansove bunky v oblastiach poškodenia kože. Možno vďaka nim bude možné nájsť spôsoby, ako využiť Langerhansove bunky, napríklad pri liečbe ťažko sa hojacich rán.
Langerhansove bunky a systémy SALT a MALT
Ľudská pokožka a sliznice tvoria mechanickú bariéru proti prenikaniu mikroorganizmov do tela. Ich funkciou však nie je iba vytváranie pasívnej škrupiny. Tieto tkanivá majú množstvo vysoko vyvinutých imunitných mechanizmov, ktoré im umožňujú vykonávať imunitné funkcie.
Úloha pokožky a slizníc pri obrane tela pred patogénmi je zdôraznená skutočnosťou, že v modernej imunológii majú „vlastné“ podjednotky v organizácii imunitného systému.
Tieto podjednotky majú skratku SALT a MALT. Jedná sa o imunitný systém spojený s pokožkou (Skin Associated Lymphoid Tissue) a lymfoidná tkanivo spojená so sliznicou (Mucosa Associated Lymphoid Tissue).
Ako môžete ľahko uhádnuť, Langerhansove bunky sú dôležitým článkom v obidvoch vyššie uvedených. systémov.
Fungovanie systémov SALT a MALT je založené na spolupráci stavebných buniek epitelu, buniek prezentujúcich antigén (vrátane Langerhansových buniek) a buniek schopných neutralizovať patogény (hlavne lymfocyty). Ich spoločný postup umožňuje rozpoznávanie a spracovanie antigénov priamo v mieste vstupu do tela.
Takýto efektívny imunologický dohľad zabraňuje prenikaniu mikroorganizmov z vonkajšieho prostredia do hlbších tkanív a orgánov.
Úloha Langerhansových buniek v patogenéze chorôb
Správne fungujúce Langerhansove bunky pomáhajú udržiavať rovnováhu medzi zápalovou odpoveďou a toleranciou vybraných antigénov v koži a slizniciach.
Dysfunkcia Langerhansových buniek môže byť základom niektorých dermatologických, imunitných alebo dokonca rakovinových chorôb. Tu sú ich príklady:
- Histiocytóza z Langerhansových buniek
Histiocytóza z Langerhansových buniek je onkologické ochorenie spojené s nadmerným množením Langerhansových buniek. Tieto bunky sa môžu hromadiť v rôznych orgánoch - pokožke, kostiach, lymfatických uzlinách a vnútorných orgánoch.
Histiocytóza z Langerhansových buniek je zvyčajne diagnostikovaná u detí, hoci je pozorovaná aj u dospelých.
Langerhansove bunky sa môžu množiť na konkrétnom mieste (vtedy hovoríme o lokalizovanej forme) alebo obsadzovať početné miesta (jedná sa o tzv. Multifokálnu formu).
Lokalizovaná forma je zvyčajne spojená s dobrou prognózou a v zriedkavých prípadoch sa môže dokonca sama uzdraviť.
Multifokálna forma vyžaduje agresívne ošetrenie, hlavne chemoterapiou. Tento variant ochorenia súvisí aj s horšou prognózou.
- Langerhansove bunky a kontaktný ekzém
Kontaktný ekzém je spôsobený precitlivenosťou kože na určité vonkajšie faktory. Medzi látky, ktoré najčastejšie spôsobujú kontaktný ekzém, patrí nikel, chróm, niektoré farbivá a konzervačné látky a kozmetické prísady.
Častice týchto látok sú vďaka svojej malej veľkosti schopné preniknúť do ďalších vrstiev epidermy. V určitom okamihu sa „stretnú“ s Langerhansovými bunkami.
Langerhansove bunky absorbujú tieto molekuly (vo forme viazanej na proteíny) a potom ich prezentujú na svojom povrchu. Týmto spôsobom sa lymfocyty „naučia“ tieto látky rozpoznávať.
V okamihu opakovaného kontaktu s nimi (napr. Pravidelné nosenie daných šperkov) sa spustí imunitná odpoveď. Vyvíja sa lokálny zápal, ktorý sa prejavuje tvorbou svrbivých, začervenaných papulov a vezikúl.
V tejto chvíli je potrebné zdôrazniť, že napriek častému kontaktu ľudskej pokožky s vyššie opísanými látkami sa príznaky kontaktného ekzému vyskytujú pomerne zriedka.
Tolerancia vyššie uvedených antigénov u väčšiny ľudí je pravdepodobne spôsobená tolerogénnymi vlastnosťami Langerhansových buniek.
- Langerhansove bunky a dermatologické choroby
Zdá sa, že Langerhansove bunky hrajú dôležitú úlohu v patogenéze určitých kožných ochorení, ako sú napr atopická dermatitída a psoriáza. Poruchy imunitnej regulácie spôsobené Langerhansovými bunkami prispievajú k rozvoju zápalových dermatologických ochorení.
Zdá sa, že aktivita Langerhansových buniek vo vyššie uvedenom chorôb sa posúva k prozápalovej aktivite; ich tolerogénna aktivita je však oslabená.
Potvrdením týchto vzťahov môže byť skutočnosť, že sa fotochemoterapia úspešne používa pri liečbe psoriázy aj atopickej dermatitídy. Jedná sa o ošetrenie pomocou ožarovania s použitím ultrafialového žiarenia. Takéto ožarovanie upokojuje zmeny pokožky.
Existuje podozrenie, že jedným z mechanizmov pôsobenia fotochemoterapie je zníženie počtu a oslabenie funkcie Langerhansových buniek, čo prispieva k potlačeniu nadmernej imunitnej odpovede.
- Langerhansove bunky a štep proti hostiteľovi (GvHD)
Choroba štepu proti hostiteľovi je jednou z možných komplikácií transplantácie kostnej drene a transfúzie krvi. Jeho podstata spočíva v odmietnutí orgánov príjemcu leukocytmi darcu, ktoré mu boli transplantované.
Jedným z najčastejšie odmietaných orgánov v priebehu choroby je pokožka. Presná úloha Langerhansových buniek v patogenéze štepu proti hostiteľovi nie je stále známa.
Vedecké štúdie, ktoré sa doteraz vykonali na zvieratách, však ukazujú, že zníženie počtu Langerhansových buniek u príjemcu transplantátu znižuje riziko vzniku reakcie štep-proti-hostiteľovi.
- Langerhansove bunky a infekcia HIV
Po mnoho rokov vo vedeckom svete boli Langerhansove bunky považované za prvý cieľ útoku HIV. Existovala tiež hypotéza, že HIV infikované Langerhansove bunky ju preniesli do lymfatických uzlín, čím prispeli k rozšíreniu infekcie do ďalších buniek imunitného systému.
Posledné vedecké správy však vyššie uvedené teórie vyvracajú. Langerhansove bunky sa dnes považujú za imunitnú bariéru: absorbujú častice HIV, ale blokujú ich ďalší prenos.
Tiež sa zdá, že vírusom aktivované Langerhansove bunky indukujú priaznivú odpoveď imunitného systému v počiatočnej fáze infekcie.
- Langerhansove bunky a rakovina kože
Langerhansove bunky vykonávajú imunologický dohľad nad mikroorganizmami, ktoré sa objavujú v našej koži. Okrem toho sú tiež schopní rozpoznať rakovinové bunky a vyvolať proti nim imunitnú odpoveď.
V štúdiách rakoviny kože sa preukázalo, že počet Langerhansových buniek v blízkosti nádoru je významne znížený. V priebehu neoplastického procesu je tiež narušená prezentácia antigénov Langerhansovými bunkami.
Pochopenie úlohy Langerhansových buniek v protirakovinovej obrane iniciovalo sériu vedeckých štúdií zameraných na zistenie použitia týchto buniek pri liečbe rakoviny.
Langerhansove bunky - klinická aplikácia
Langerhansove bunky sú predmetom vedeckého výskumu zameraného na ich použitie v protinádorovej liečbe.
Príkladom metódy, ktorá využíva Langerhansove bunky, je perkutánna imunizácia, teda - zjednodušene povedané - protirakovinová vakcína.
Cieľom je podať subkutánne antigény rakovinových buniek (napr. Proteíny charakteristické pre bunky melanómu). Tieto antigény by boli spracované Langerhansovými bunkami a potom prezentované ďalším bunkám imunitného systému. Týmto spôsobom by bol stimulovaný imunitný systém v boji proti rakovine.
Výskum perkutánnej imunizácie pri liečbe rakoviny stále pokračuje - dúfame, že nádeje spojené s touto metódou sa potvrdia v klinických experimentoch.
Bibliografia:
- „Kožné choroby a pohlavne prenosné choroby“ S. Jabłońska, S.Majewski, PZWL 2013
- „Langerhansove bunky: snímanie životného prostredia v zdraví a chorobe“ J.Decker et. al. Predný Immunol. 2018; 9: 93 - online prístup
- „Rovnováha medzi imunitou a toleranciou: Úloha Langerhansových buniek“ K. Mutyambizi et. al. Cell Mol Life Sci. 2009 Mar; 66 (5): 831–840. - online prístup
- „Langerhansove bunky - dendritické bunky epidermis“ N. Romani a kol. APMIS Journal of Pathology, Microbiology and Immunology, zväzok 111, vydanie 7-8, júl 2003
- „Nádorová imunoterapia epikutánnou imunizáciou vyžaduje bunky langerhans.“ P. Stoitzner et.al. Journal of Immunology 01 Feb 2008, 180 (3) - online prístup
- „Vyčerpanie hostiteľských Langerhansových buniek pred transplantáciou aloreaktívnych T buniek darcu zabráni ochoreniu kožný štep proti hostiteľovi.“ Merad M. a kol. Nat Med. Máj 2004; 10 (5): 510-7 - On-line prístup
- „Imunologická funkcia Langerhansových buniek pri infekcii HIV.“ Matsuzawa T.et. al. J Dermatol Sci. 2017 Aug; 87 (2): 159-167
- „Zvýšený počet Langerhansových buniek v epidermis vredov diabetickej nohy súvisí s výsledkom hojenia“ O. Stojadinovic, Immunol Res. 2013 december; 57 (0): 222–228 - On-line prístup
Prečítajte si viac článkov od tohto autora
---normy-w-badaniu-biochemicznym.jpg)
