Toto je 10. část série „Zázračný imunitní systém“.
V této sérii prozkoumáme houževnatost naší imunity, která nás chrání. Poskytneme také praktické způsoby, jak orgány určené k ochraně našeho těla chránit.
Možná budete překvapeni tím, kolik různých typů imunitních buněk vaše tělo má a jak účinně vzájemně spolupracují. Ještě zajímavější je, že většina těchto imunitních buněk vzniká v kostní dřeni.
Představte si rušné město uvnitř vašich kostí, kde miliardy buněk neúnavně vytvářejí základní stavební kameny života, včetně krve. Vítejte na území kostní dřeně!
Kostní dřeň je měkká a životně důležitá tkáň, která je zodpovědná za nepřetržitou tvorbu krevních buněk, jež vyživují a chrání tělo. Plní základní funkce a má pozoruhodnou strukturu, ale nový překvapivý výzkum odhalil, že existují alternativní zdroje produkce krve.
Zásadní role kostní dřeně v imunitě a tvorbě krve
Kostní dřeň, která tvoří asi 4 % hmotnosti našeho těla, je měkká rosolovitá tkáň postavená na dlouhých trabekulách, což jsou trámovité struktury. Ačkoli je kostní dřeň vysoce prokrvená, podobně jako slezina (další orgán pro tvorbu krve), je chráněna tvrdým vnějším obalem z kosti.
Kostní dřeň se může obnovovat a regenerovat, což naznačuje její klíčovou roli při tvorbě krve a imunity. Existují dva typy kostní dřeně: červená a žlutá. Červená kostní dřeň je „aktivní“ továrna. Žlutá kostní dřeň je tvořena převážně tukovou tkání a za normálních okolností je neaktivní.
Při narození je všechna kostní dřeň červená. V časné dospělosti červené kostní dřeně ubývá a je nahrazována žlutou, a to až do věku 25 let, kdy začíná převažovat žlutá kostní dřeň. Pro pozdní věk je typická ještě šedá kostní dřeň, která vzniká z té žluté ztrátou tuku.
Role červené a žluté kostní dřeně
Červená kostní dřeň nepřetržitě produkuje téměř všechny typy krvinek, které naše tělo potřebuje. Bohaté zásobování krví zaručuje plynulý přísun živin a odliv zralých krevních a stromálních buněk schopných vyvíjet se v mnoho typů buněk.
Stromální buňky kostní dřeně mají schopnost diferencovat se v různé pojivové tkáně, jako jsou chrupavky, kosti, tuk, svaly, endotelové buňky a fibroblasty. To má potenciální využití v regenerativní medicíně.
Červená kostní dřeň má napilno. Naše krvinky neustále odumírají. Bílé krvinky neboli lymfocyty obvykle žijí několik hodin až několik dní, krevní destičky přežívají asi 10 dní a červené krvinky vydrží přibližně 120 dní.
Kostní dřeň tyto buňky průběžně nahrazuje, aby se udržel jejich dostatečný počet. U dospělých se prakticky všechny červené krvinky a krevní destičky tvoří v červené kostní dřeni, stejně jako 60 až 70 % všech lymfocytů, z nichž zbytek dozrává v brzlíku, slezině a lymfatických uzlinách.
Je neuvěřitelné, že kostní dřeň DENNĚ uvolňuje do krve více než 2,5 miliardy nových červených krvinek, miliardu nových granulocytů a 2,5 miliardy nových krevních destiček na kilogram tělesné hmotnosti!
U dospělých se červená kostní dřeň nachází převážně v kostech, jako jsou obratle, kyčle, hrudní kost, žebra a lebka, a na koncích dlouhých kostí, jako je pažní kost, stehenní kost a holenní kost; žlutá kostní dřeň vyplňuje zbývající houbovité kosti a centrální dutiny dlouhých kostí.
Žlutá kostní dřeň slouží jako zásobárna tuků, dodává živiny červené kostní dřeni a zároveň udržuje optimální prostředí pro její funkci.
Superhvězdy kostní dřeně
V kostní dřeni se nacházejí kmenové buňky, které mají schopnost přeměnit se ve dvě hlavní buněčné linie: myeloidní a lymfoidní.
Větší myeloidní linie tvoří většinu bílých krvinek (např. monocyty, neutrofily, bazofily, eozinofily a dendritické buňky), červené krvinky a megakaryocyty, které jsou zdrojem krevních destiček.
Z menší lymfoidní linie vznikají lymfocyty, včetně T-lymfocytů, B-lymfocytů a přirozených zabijáckých buněk – klíčových bojovníků imunitního systému.
Funkce imunitního systému
Z kostní dřeně se uvolňuje celá řada silných imunitních buněk, včetně neutrofilů, eozinofilů, hlavních buněk, bazofilů, monocytů, přirozených zabíječů a B-lymfocytů a T-lymfocytů. Každá buňka je jako voják, který má specializované schopnosti v boji proti virům, bakteriím a rakovinným buňkám.
Buňky odvozené z myeloidní linie
Neutrofily jsou nejpočetnějším typem bílých krvinek a jsou produkovány velmi rychle. Tvoří asi 60 až 70 % bílých krvinek cirkulujících v těle. Jako první reagují na infekce a hrají policejní roli ve vrozené imunitě.
Eozinofily jsou velmi účinné v boji proti parazitům. Paraziti jsou mnohobuněčné organismy, které imunitní buňky obtížně pohlcují. Avšak místo toho, aby parazity pohlcovaly, eozinofily na ně útočí uvolňováním chemických látek, které pronikají jejich buněčnými membránami. Kromě toho eozinofily uvolňováním chemických látek vyvolávají v těle zánětlivé reakce. Jsou běžným faktorem alergických reakcí. I když jsou alergie často nepříjemné, v některých případech mají příznivé účinky a mohou chránit tělo před toxickými látkami a jsou spojovány s nižším rizikem vzniku rakoviny.
Mastocyty hrají důležitou roli při vyvolávání zánětlivé kaskády a uvolňování zánětlivých mediátorů. Po vzniku v kostní dřeni cirkulují a sídlí v pojivové tkáni prakticky všech orgánů v těle. Způsobují první vlnu alergických reakcí.
Bazofily slouží jako sekundární obranná linie při alergických reakcích a uvolňují zánětlivé látky, jako je histamin. Spolu s mastocyty jsou bazofily zodpovědné za okamžitou přecitlivělost, která způsobuje různé druhy potíží.
Monocyty tvoří 5 % cirkulujících jaderných buněk v normální krvi dospělého člověka. Mohou se diferencovat na makrofágy a dendritické buňky. Monocyty mají dvě odlišné úlohy, z nichž jednou je pravidelné hlídkování v těle kvůli patogenům a druhou je organizování imunitní odpovědi na infekci a zánět.
Makrofágy mohou pohlcovat patogeny ve velkém množství a lépe než neutrofily napadají patogeny a mohou tak činit po delší dobu.
Poté, co makrofágy a dendritické buňky pohltí patogen, analyzují jej a předají příslušné informace získanému imunitnímu systému k dalšímu zásahu. Jsou „posly“ mezi vrozeným a získaným imunitním systémem.
Ačkoli jsou jejich funkce podobné, mají své vlastní silné stránky. Makrofágy jsou silnější ve fagocytóze (pohlcování a trávení částic) a dendritické buňky jsou lepší v analýze a přenosu informací, jako „signalizátory“.
Přirozené zabíjecí buňky jsou také součástí předsunutých jednotek, předvoje a první linie přirozeného imunitního systému, který je zodpovědný především za zabíjení buněk infikovaných viry a zmutovaných nádorových buněk v těle.
Buňky odvozené z lymfoidní linie
T-lymfocyty jsou důležitou a rozmanitou skupinou lymfocytů, které hrají klíčovou roli v adaptivní imunitní odpovědi. Obecně se rozlišují dva hlavní typy T-lymfocytů: pomocné a cytotoxické. První z nich pomáhají ostatním imunitním buňkám a druhé zabíjejí buňky infikované viry a nádory.
T-lymfocyty jsou opatřeny na svém povrchu mnoha receptory a mohou se vázat pouze na jeden tvar antigenu. Antigen je látka schopná vyvolat imunitní odpověď, která se nachází na normálních buňkách v těle a na virech, bakteriích a nádorech.
Když se receptor T- lymfocytu setká s virovým antigenem na infikované buňce, cytotoxický T- lymfocyt uvolní cytotoxiny, které tuto buňku usmrtí. Cytotoxické T-lymfocyty mohou také zabíjet cizorodé a nádorové buňky.
B-lymfocyty jsou jedinečné tím, že produkují silné a specializované zbraně, které má imunitní systém k dispozici – protilátky. Jsou jako továrny na zbraně. Protilátky jsou odstřelovači.
Všichni tito speciální bojovníci pocházejí z kostní dřeně, což dokazuje její klíčovou roli v těle.
Nečekaná továrna na krevní buňky
Dalo by se přirozeně předpokládat, že kostní dřeň je jediným místem, kde vznikají krevní buňky, včetně prekurzorů lymfocytů T a B, než dozrají v brzlíku nebo slezině.
To je však jen část celkového obrazu, protože nový výzkum odhalil ohromující množství leckdy nečekaných tvůrců krve. Již víme, že před narozením jsou játra hlavním místem pro tvorbu krvinek až do třetího trimestru těhotenství, kdy se role ujme kostní dřeň. Víme také, že slezina vytváří krvinky již během těhotenství.
V roce 2019 však vědci z Columbia Center for Translational Immunology na Kolumbijské univerzitě objevili překvapivý nový zdroj krevních buněk v lidském těle, což bylo později zveřejněno v časopise Cell Stem Cell.
Při transplantaci střeva vědci zjistili nečekané zjištění: u příjemců transplantátu se v oběhu začaly objevovat krevní buňky dárce. Tento jev – krev se dvěma různými sadami DNA – je znám jako krevní „chimérismus“.
Přítomnost fenotypů dárcovských lymfocytů naznačovala zapojení hematopoetických kmenových a progenitorových buněk (HSPC). Překvapivě vědci pozorovali přítomnost dárcovských HSPC ve střevní sliznici. Zdá se, že střeva mají jedinečnou schopnost produkovat krevní buňky.
Toto bylo prokázáno, když byly kmenové buňky dárce, které vytvářejí krev, objeveny nejen ve sliznici transplantovaného střeva, ale také v různých jiných částech těla příjemce, včetně tenkého střeva, jater a lymfatických uzlin.
Krevní buňky vzniklé z transplantovaných střev byly následně rozvedeny do organismu příjemce. Navíc se ukázalo, že krevní buňky získané z dárcovské tkáně byly příjemcem transplantátu naučeny nenapadat tělo příjemce. Stejně tak byly imunitní buňky příjemce naučeny tolerovat tkáně dárce.
To naznačuje, že obě sady krevních buněk spolu komunikují, aby se spřátelily. U pacientů s větším počtem dárcovských krvinek byla míra odmítnutí orgánu nižší. Obě zajímavé inovativní studie mohou poskytnout novou strategii pro management odmítnutí orgánu po transplantaci.
Střevní bakterie pomáhají vytvářet krevní buňky
Neutrofily, důležití vojáci v boji proti škodlivým zárodkům v našem těle, jsou tradičně produkovány v kostní dřeni.
Nedávná studie japonských vědců z Univerzity Hokkaido však odhalila fascinující souvislost mezi střevy a produkcí neutrofilů. Když je hladina těchto základních krevních buněk nízká, složitý ekosystém střevních bakterií se zapojí do jejich tvorby.
Tato zjištění odhalují interakci mezi střevní mikroflórou a produkcí granulocytů (nejběžnějšího typu bílých krvinek), což naznačuje nový způsob, jak se zotavit z neutropenie, abnormálně nízké hladiny neutrofilů.
Vědci také shrnuli, jak spolu naše neutrofily a střevní bakterie komunikují na molekulární úrovni. Opět se ukazuje, že střeva jsou pozoruhodným zdrojem potenciálních zdravotních přínosů, včetně tvorby krve pro tělo.
Mnoho lidí si je vědomo skutečnosti, že 70 procent naší imunity začíná ve střevech. Je to proto, že střeva jsou zdrojem výživy a hrají klíčovou roli v imunitním systému. To shodou okolností koresponduje s nedávnými studiemi, které prokázaly souvislost mezi našimi střevy a produkcí neutrofilů.
Kostní dřeň, jako jeden z nejdůležitějších orgánů imunitního systému, má vedoucí úlohu při tvorbě všech typů krevních buněk. Dřeň však není osamocená, protože má tajnou podporu střev a v něm koexistujících bakterií.
Článek původně vyšel na stránkách americké redakce Epoch Times.
Zdroje:
Hays K. (1990). Physiology of normal bone marrow. Seminars in oncology nursing, 6(1), 3–8. https://doi.org/10.1016/s0749-2081(05)80127-5.
Wang, H., Leng, Y., & Gong, Y. (2018). Bone Marrow Fat and Hematopoiesis. Frontiers in Endocrinology, 9. https://doi.org/10.3389/fendo.2018.00694
Małkiewicz, A., & Dziedzic, M. (2012). Bone marrow reconversion – imaging of physiological changes in bone marrow. Polish Journal of Radiology, 77(4), 45-50. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23269936/
Soltan, Muna DDS*; Smiler, Dennis DDS†; Choi, Jennifer H. MBA‡. Bone Marrow: Orchestrated Cells, Cytokines, and Growth Factors for Bone Regeneration. Implant Dentistry 18(2):p 132-141, April 2009. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19359864/
Tögel, F., & Westenfelder, C. (2011). The role of multipotent marrow stromal cells (MSCs) in tissue regeneration. Organogenesis, 7(2), 96–100. https://doi.org/10.4161/org.7.2.15781
Tahir N, Zahra F. Neutrophilia. [Updated 2023 Jan 27]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023 Jan-. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK570571/
Kanuru S, Sapra A. Eosinophilia. [Updated 2022 Sep 26]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023 Jan-. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK560929/
Fong M, Crane JS. Histology, Mast Cells. [Updated 2022 May 8]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023 Jan-. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK499904/
Sticco KL, Pandya NK, Lynch DT. Basophilia. [Updated 2022 Oct 3]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023 Jan-. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK535365/
Espinoza VE, Emmady PD. Histology, Monocytes. [Updated 2022 Apr 28]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023 Jan-. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK557618/
Rahman M, Bordoni B. Histology, Natural Killer Cells. [Updated 2023 Feb 6]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023 Jan-. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK565844/
Sauls RS, McCausland C, Taylor BN. Histology, T-Cell Lymphocyte. [Updated 2022 May 8]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023 Jan-. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK535433/
Althwaiqeb SA, Bordoni B. Histology, B Cell Lymphocyte. [Updated 2022 May 30]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023 Jan-. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK560905/
Fu, J., Zuber, J., Martinez, M., Shonts, B., Obradovic, A., Wang, H., Lau, S., Xia, A., Waffarn, E. E., Frangaj, K., Savage, T. M., Simpson, M. T., Yang, S., Guo, X. V., Miron, M., Senda, T., Rogers, K., Rahman, A., Ho, S., . . . Sykes, M. (2019). Human Intestinal Allografts Contain Functional Hematopoietic Stem and Progenitor Cells that Are Maintained by a Circulating Pool. Cell Stem Cell, 24(2), 227-239.e8. https://doi.org/10.1016/j.stem.2018.11.007
Chen, X., Hashimoto, D., Ebata, K., Takahashi, S., Shimizu, Y., Shinozaki, R., Hasegawa, Y., Kikuchi, R., Senjo, H., Yoneda, K., Zhang, Z., Harada, S., Hayase, E., Ara, T., Ohigashi, H., Iwakura, Y., Nakamura, K., Ayabe, T., & Teshima, T. (2022). Reactive granulopoiesis depends on T-cell production of IL-17A and neutropenia-associated alteration of gut microbiota. Proceedings of the National Academy of Sciences, 119(48), e2211230119. https://doi.org/10.1073/pnas.2211230119
Tysoe, O. (2022). New role for bone marrow adipocytes in obesity. Nature Reviews Endocrinology, 18(12), 716. https://doi.org/10.1038/s41574-022-00767-3
Parastoo Boroumand, David C Prescott, Tapas Mukherjee, Philip J Bilan, Michael Wong, Jeff Shen, Ivan Tattoli, Yuhuan Zhou, Angela Li, Tharini Sivasubramaniyam, Nancy Shi, Lucie Y Zhu, Zhi Liu, Clinton Robbins, Dana J Philpott, Stephen E Girardin, Amira Klip (2022) Bone marrow adipocytes drive the development of tissue invasive Ly6Chigh monocytes during obesity eLife 11:e65553. https://doi.org/10.7554/eLife.65553
