Oblast výzkumu

Převážná většina buněk podílejících se na imunitě savců pochází z prekurzorů v kostní dřeni (levá polovina obrázku 1) a cirkuluje v krvi, v případě potřeby vstupuje do tkání a někdy je opouští. Velmi vzácná kmenová buňka přetrvává v kostní dřeni dospělého člověka (s četností asi 1 na 100 000 buněk) a zachovává si schopnost diferenciace ve všechny typy krevních buněk. Hemopoéza byla studována buď injekcí malého množství geneticky označených buněk kostní dřeně do myší příjemkyň a pozorováním potomstva, které z nich vzniká (klonování in vivo), nebo kultivací prekurzorů kostní dřeně v přítomnosti vhodných růstových faktorů (klonování in vitro). Proliferace a diferenciace všech těchto buněk je pod kontrolou rozpustných nebo membránově vázaných růstových faktorů produkovaných stromatem kostní dřeně a mezi sebou navzájem. Tyto signály v buňce zapínají specifické transkripční faktory, molekuly vážící se na DNA, které fungují jako hlavní spínače určující následný genetický program a následně dávají vzniknout různým typům buněk (tzv. liniím). Pozoruhodné je, že nedávné studie ukázaly, že je možné experimentálním zavedením správných transkripčních faktorů do buňky přeměnit jeden diferencovaný buněčný typ na jiný. Toto zjištění má důležité terapeutické důsledky, např. při léčbě genetických imunodeficiencí. Většina hemopoetických buněk se přestane dělit, jakmile jsou plně diferencované. Lymfocyty se však po kontaktu s antigenem rychle dělí a expandují. Zvýšený počet lymfocytů specifických pro antigen tvoří základ imunologické paměti.

Obrázek 1. Vývoj imunitních buněk: hemopoetický systém

Kostní dřeň: Na rozdíl od většiny ostatních tkání nebo orgánů se hemopoetický systém neustále obnovuje. V dospělosti probíhá vývoj hemopoetických buněk převážně v kostní dřeni. U plodu, dříve než se vyvinou kosti, probíhá hemopoéza nejprve ve žloutkovém váčku a poté v játrech.

Stroma: Epitelové a endotelové buňky, které poskytují podporu a vylučují růstové faktory pro hemopoézu.

Kmenová buňka: totipotentní a samoobnovující se buňka dřeně. Kmenové buňky se nacházejí v nízkém počtu v krvi i kostní dřeni a jejich počet lze zvýšit léčbou vhodnými růstovými faktory (např. G-CSF), což výrazně usnadňuje proces transplantace kostní dřeně.

Lymfoidní kmenová buňka: předpokládá se, že je schopna diferenciace v T nebo B lymfocyty. Velmi nedávné údaje naznačují, že rozdíl mezi lymfoidními a myeloidními kmenovými buňkami může být ve skutečnosti složitější.

Hemopoetická kmenová buňka: prekurzor uzlin sleziny a pravděpodobně schopná diferencovat se ve všechny cesty kromě lymfoidní, tj. granulocyt, erytroid, monocyt, megakaryocyt; často se označuje jako CFU-GEMM.

Erytroidní kmenová buňka: dává vznik erytrocytům. Erytropoetin, glykoproteinový hormon vznikající v ledvinách v reakci na hypoxii, urychluje diferenciaci prekurzorů červených krvinek, a tím přizpůsobuje produkci červených krvinek poptávce po jejich schopnosti přenášet kyslík, což je typický příklad „negativní zpětné vazby“.

Společný prekurzor granulocytů a monocytů: relativní podíl těchto dvou typů buněk je regulován „růstovými“ nebo „kolonie stimulujícími“ faktory.

Klonování: Potenciál jednotlivých kmenových buněk dát vzniknout jednomu nebo více typům hemopoetických buněk byl zkoumán izolací jednotlivých buněk, jejich mnohonásobným dělením a následným sledováním, jaké typy buněk lze mezi potomky nalézt. Tento proces je znám jako klonování (klon je soubor dceřiných buněk, které vznikly z jedné mateřské buňky). Důkazy naznačují, že za určitých podmínek může jediná kmenová buňka dát vzniknout všem plně diferencovaným buňkám dospělého hemopoetického systému.

Neutrofil (polymorf): Nejběžnější leukocyt v lidské krvi, krátkodobá fagocytující buňka, jejíž granula obsahují četné baktericidní látky. Neutrofily jsou prvními buňkami, které opouštějí krev a vstupují do míst infekce nebo zánětu.

Eosinofil: Leukocyt s velkými lámavými granulemi, která obsahují řadu vysoce zásaditých nebo „kationtových“ proteinů, pravděpodobně důležitých při zabíjení větších parazitů včetně červů.

Bazofil: Leukocyt s velkými bazofilními granulemi, která obsahují heparin a vazoaktivní aminy, důležité při zánětlivé reakci. Výše uvedené tři typy buněk se často souhrnně označují jako „granulocyty“.

Megakaryocyt: mateřská buňka krevních destiček.

Trombocyty:

Monocyt: malé buňky zodpovědné za utěsnění poškozených cév („hemostáza“), ale také zdroj mnoha zánětlivých mediátorů.

Monocyt: Makrofág: prekurzorová buňka v krvi, která se při migraci do tkání vyvíjí v makrofága. Další monocyty jsou přitahovány do míst zánětu a poskytují zásobárnu makrofágů a možná také dendritických buněk.

Makrofág: Hlavní rezidentní fagocyt tkání a serózních dutin, jako je pohrudnice a pobřišnice.

DC (dendritické buňky): Dendritické buňky se nacházejí ve všech tkáních těla (např. Langerhansovy buňky kůže), kde přijímají antigen a poté migrují lymfatickou cestou nebo krví do oblastí T-buněk lymfatických uzlin nebo sleziny. Jejich hlavní funkcí je aktivace T-buněčné imunity, ale mohou se také podílet na indukci tolerance. Druhá podskupina plazmocytoidních DC (název je odvozen od jejich morfologické podobnosti s plazmatickými buňkami) je hlavním producentem interferonů typu I, důležité skupiny protivirových proteinů. Ačkoli experimentálně jsou dendritické buňky často odvozeny od myeloidních buněk, vývojová linie dendritických buněk v kostní dřeni je stále předmětem diskusí.

NK (natural killer) cell: NK buňka podobná lymfocytům, která je schopna zabíjet některé buňky infikované viry a některé nádorové buňky, ale má složité sady receptorů, které jsou zcela odlišné od receptorů pravých lymfocytů (podrobněji viz obr. 10). NK buňky a T buňky mohou mít společného předchůdce.

T a B lymfocyty: T (odvozené od brzlíku) a B (odvozené od kostní dřeně nebo u ptáků od burzy) lymfocyty jsou hlavními buněčnými složkami adaptivní imunity. B lymfocyty jsou prekurzorem buněk tvořících protilátky. V životě plodu mohou hrát roli „burzy“ játra.

Plasmatická buňka: B-buňka ve stavu, kdy vylučuje velké množství protilátek. Navzdory svému názvu jsou plazmatické buňky v krvi vidět jen zřídka, ale nacházejí se ve slezině, lymfatických uzlinách atd. vždy, když se tvoří protilátky. Plazmatické buňky se nedělí a nelze je udržet delší dobu in vitro. B lymfocyty produkující specifické protilátky však mohou být sloučeny s nádorovou buňkou, čímž vznikne nesmrtelný hybridní klon neboli „hybridom“, který nadále vylučuje protilátky předem stanovené specifity. Takové monoklonální protilátky se ukázaly jako nesmírně cenné jako specifické nástroje v mnoha odvětvích biologie a některé z nich se nyní rutinně používají k léčbě autoimunitních onemocnění a rakoviny.

Mastická buňka: Je to velká tkáňová buňka odvozená od cirkulujících bazofilů. Žírné buňky jsou rychle spuštěny poškozením tkáně a iniciují zánětlivou reakci, která způsobuje mnoho forem alergie.

Růstové faktory: Molekuly, které řídí proliferaci a diferenciaci hemopoetických buněk, se často podílejí také na regulaci imunitních reakcí – interleukiny neboli cytokiny. Některé z nich byly poprvé objeveny hematology a nazývají se „faktory stimulující kolonie“ (CSF), ale různé názvy nemají žádný skutečný význam a skutečně jeden z nich, IL-3, je často znám jako „multi-CSF“. Růstové faktory se v klinické praxi používají k posílení určitých podskupin krvinek a erytropoetin byl jedním z prvních proteinů nové generace vyráběných „rekombinantní“ technologií, které se začaly používat v klinice a také u sportovců, kteří chtějí zvýšit počet červených krvinek.

.