Langerhansovy buňky jsou buňky, které hrají klíčovou roli v imunitních mechanismech pokožky. Langerhansovy buňky kolonizují naši epidermis a rozpoznávají antigeny, které se v ní objevují. Přes mnoho let výzkumu jsou Langerhansovy buňky ve vědeckém světě stále považovány za poněkud záhadné - mnoho otázek týkajících se jejich původu a přesných mechanismů působení stále zůstává nejasných. Zjistěte, jaké jsou Langerhansovy buňky, jak fungují v imunitním systému a jaké podmínky mohou souviset s dysfunkcí Langerhansových buněk.
Langerhansovy buňky jsou buňky, které hrají klíčovou roli v imunitních mechanismech pokožky. Langerhansovy buňky kolonizují naši epidermis a rozpoznávají antigeny, které se v ní objevují. Kromě kůže se Langerhansovy buňky nacházejí také v epitelu úst, dýchacích cest a urogenitálním systému.
Hlavní rolí Langerhansových buněk je rozpoznávat patogeny, které vstupují do našeho těla přirozenými bariérami. V takových situacích je díky Langerhansovým buňkám okamžitě stimulován imunitní systém. Langerhansovy buňky také hrají důležitou roli v mechanismech imunitní tolerance.
Obsah:
- Langerhansovy buňky - co jsou zač a kde se vyskytují?
- Struktura Langerhansových buněk
- Langerhansovy buňky - funkce v těle
- Langerhansovy buňky a systémy SALT a MALT
- Úloha Langerhansových buněk v patogenezi nemocí
- Langerhansovy buňky - klinická aplikace
Langerhansovy buňky - co jsou zač a kde se vyskytují?
Langerhansovy buňky patří do populace bílých krvinek, které plní imunitní funkci. Místem jejich vzniku je kostní dřeň. Odtamtud končí Langerhansovy buňky v krvi, která je transportuje do příslušných tkání.
Langerhansovy buňky obývají jak naši pokožku, tak epitel sliznic v ústní dutině, nosohltanu, dýchacích cestách, zažívacím traktu a urogenitálním traktu.
Langerhansovy buňky patří do rodiny dendritických buněk. Jejich název pochází z charakteristických projekcí připomínajících dendrity nervových buněk (jedná se o projekce rozvětvené do tvaru koruny stromu).
Langerhansovy buňky se trvale usazují na místech neustálého kontaktu tkání našeho těla s vnějším prostředím. Jejich umístění není náhodné - jsou to buňky specializované na provádění imunitních funkcí.
Při kontaktu s cizí látkou nebo patogenem se Langerhansovy buňky „rozhodnou“, zda je v dané situaci nutné stimulovat imunitní systém.
Pokud ano, začíná proces imunitní odpovědi a neutralizace „vetřelce“. Pokud ne, tzv imunitní tolerance - imunitní systém nereaguje na daný antigen.
Struktura Langerhansových buněk
Po opuštění kostní dřeně získají Langerhansovy buňky malý kulatý tvar. Jejich forma se drasticky mění, pouze když jsou cílové tkáně kolonizovány. Poté se výrazně zvětší a vytvoří charakteristické výčnělky.
Po mnoho let byly Langerhansovy buňky díky své podobnosti s nervovými buňkami považovány za části nervových zakončení umístěných v kůži. Až v 70. letech 20. století byly objeveny vazby mezi Langerhansovými buňkami a imunitním systémem, což přineslo převratný pohled na ně.
Langerhansovy buňky jsou s největší pravděpodobností umístěny ve spinální vrstvě epidermis.
Naše pokožka se skládá z pěti vrstev buněk. Jedná se zase o (zevnitř) bazální, ostnatou, zrnitou, lehkou a nadrženou vrstvu.
Langerhansovy buňky proto obývají relativně hluboké vrstvy epidermis. Přesto mohou vykonávat přesnou kontrolu nad celou jeho tloušťkou. Jak?
To je možné díky výše uvedeným výčnělkům, které sahají až k vnější vrstvě - rohové vrstvě. Tyto výčnělky se spojí do rozsáhlé sítě, která vám umožní vytvořit efektivní imunitní bariéru.
Při pohledu na Langerhansovy buňky pod elektronovým mikroskopem vidíme velmi charakteristické struktury ve tvaru tenisových raket. Jedná se o tzv Birbeckovy granule, které jsou specifickým markerem Langerhansových buněk.
Tyto „rakety“ jsou pravděpodobně zodpovědné za procesy zpracování antigenu, na které se Langerhansovy buňky specializují. Tyto buňky mají širokou škálu mechanismů, které jim umožňují absorbovat antigeny, analyzovat je a stimulovat nebo potlačovat imunitní odpověď.
Přečtěte si také: Kůže - struktura a funkce pokožky
Langerhansovy buňky - funkce v těle
Langerhansovy buňky vytvářejí mimořádně zajímavou imunitní bariéru v naší pokožce a sliznicích. Podívejme se blíže na jejich funkce. Langerhansovy buňky jsou odpovědné za následující procesy:
- Langerhansovy buňky - prezentace antigenu
Nejdůležitějším úkolem Langerhansových buněk je takzvaná prezentace antigenu. O čem je tento jev? Jedná se o proces přijímání, zpracování a demonstrace antigenů do jiných buněk imunitního systému. Díky tomu je možné je stimulovat ke koordinované imunitní odpovědi.
Antigeny jsou specifické „značky“ molekul a buněk, rozpoznávané buňkami, které hlídají prostředí tkáně. Antigeny umožňují rozpoznat daný objekt a rozhodnout, zda je tento prvek patogenní či nikoli.
Je třeba si uvědomit, že antigeny nejsou přítomny pouze na povrchu „vetřelců“. Každá buňka v našem těle má své vlastní antigeny, které imunitní systém rozpoznává tak, aby proti nim nevyvolával zánětlivou reakci.
Prezentace antigenu je zásadní pro účinnou obranu proti patogenům. Jak tento proces probíhá v Langerhansových buňkách?
Prvním krokem je rozpoznat cizí prvek. Langerhansovy buňky jsou vybaveny řadou nástrojů pro „zachycení“ potenciálně nebezpečných částic a mikrobů z prostředí.
Jedním z takových nástrojů jsou tzv receptory pro rozpoznávání patogenů (PRR). Díky nim Langerhansovy buňky „vědí“, že mají co do činění s cizí buňkou s patogenními vlastnostmi.
Když Langerhansovy buňky rozpoznají patogen, chtějí na něj okamžitě upozornit další imunitní buňky. K tomu musí nejprve předmět pohltit.
Langerhansovy buňky jsou vybaveny řadou mechanismů, které umožňují endocytózu, tj. Příjem látek z vnějšího prostředí. V závislosti na svých potřebách používají:
- fagocytóza („pojídání“ pevných částic)
- pinocytóza (absorpce kapalných látek)
- endocytóza za účasti speciálních receptorů
V průběhu těchto procesů mají Langerhansovy buňky příležitost důkladně analyzovat a seznámit se s „vetřelcem“. Poté jsou antigeny dotyčného mikroorganismu vystaveny povrchu Langerhansovy buňky. Prezentace antigenu začíná.
Došli jsme do stadia, kdy Langerhansova buňka pohltila patogen a vystavila jeho antigeny na povrch.Je tedy čas představit je dalším buňkám imunitního systému. Kde takové buňky najdete?
V kůži je jich relativně málo. Tady přicházíme k další mimořádné dovednosti Langerhansových buněk.
Aby mohli prezentovat antigen, mohou opustit kůži a cestovat do míst, kde se rojí buňky imunitního systému. Lymfatické uzliny jsou taková místa.
Langerhansovy buňky cestují z kůže do lymfatických uzlin pomocí lymfatických cest pomocí vhodné signalizace. Tam se setkávají s množstvím lymfocytů - buněk specializovaných na ničení mikrobů.
Langerhansovy buňky představují antigeny lymfocytům, které se tímto způsobem učí rozpoznávat daný patogen a připravit proti němu imunitní odpověď.
Kromě stimulace tzv cytotoxické lymfocyty schopné inaktivovat mikroorganismy, tento proces také vytváří buňky imunitní paměti. Díky nim další kontakt se stejným patogenem vyvolá rychlejší a lépe přizpůsobenou imunitní odpověď.
- Langerhansovy buňky - tolerogenní vlastnosti
Předchozí odstavec se zaměřil na imunogenní vlastnosti Langerhansových buněk. Jejich podstatou bylo stimulovat imunitní systém v boji proti patogenům. Relativně nedávno bylo zjištěno, že Langerhansovy buňky jsou také schopné vykonávat extrémně odlišné funkce.
Za přísně definovaných podmínek získávají tolerogenní vlastnosti. Jejich podstatou je potlačit imunitní odpověď organismu a vytvořit toleranci k určitým antigenům.
Ukázalo se, že Langerhansovy buňky absorbují prvky vlastního těla (bílkoviny, fragmenty odumřelých buněk) tak často jako patogenní prvky. Poté s nimi cestují do lymfatických uzlin a prezentují je lymfocytům.
Je zajímavé, že toto chování nevede k rozvoji autoimunity (destrukce vlastních buněk těla imunitním systémem). Naopak - tzv regulační lymfocyty, jejichž úkolem je potlačit imunitní odpověď. Takto se náš imunitní systém učí rozpoznávat své vlastní antigeny.
Totéž se děje s jinými cizími předměty, které nejsou patogenní. V každodenním životě přichází naše pokožka do styku s mnoha látkami (kosmetika, oblečení, šperky), které by neměly vyvolat zánětlivou reakci. Díky Langerhansovým buňkám je možné vyvinout toleranci k tomuto typu antigenu.
Jak je vidět, Langerhansovy buňky neustále balancují mezi imunogenními a tolerogenními aktivitami.
Udržování imunitní rovnováhy v pokožce je nesmírně důležité. Správně fungující Langerhansovy buňky generují zánětlivou reakci, když je to skutečně nutné.
Na druhé straně hašení nadměrné nebo zbytečné imunitní odpovědi umožňuje zabránit reakcím z přecitlivělosti.
- Langerhansovy buňky - hojení ran
Jakékoli poškození kontinuity kůže je spojeno s možností snadnějšího pronikání mikroorganismů do těla. Cílem hojení ran není pouze obnovit normální strukturu tkání, ale také obnovit kontinuitu imunitní bariéry.
Langerhansovy buňky hrají v tomto procesu důležitou roli. Poškození epidermálních buněk vede k zánětlivému prostředí, které umožňuje lokální příliv buněk imunitního systému. Tento proces koordinoval mimo jiné Langerhansovými buňkami se jedná o první fázi hojení ran.
V tomto bodě stojí za zmínku vědecká studie, jejímž cílem bylo prozkoumat vztah mezi počtem Langerhansových buněk a účinností procesu hojení.
Vědci provedli čtyřtýdenní pozorování procesu hojení ran u pacientů léčených na diabetickou nohu. Výsledky studie ukázaly, že více Langerhansových buněk v blízkosti rány korelovalo s lepšími výsledky hojení.
Je zapotřebí dalšího výzkumu v tomto směru, abychom pochopili přesné mechanismy, kterými fungují Langerhansovy buňky v oblastech poškození kůže. Snad díky nim bude možné najít způsoby, jak využít Langerhansovy buňky, například při léčbě obtížně se hojících ran.
Langerhansovy buňky a systémy SALT a MALT
Lidská kůže a sliznice tvoří mechanickou bariéru proti pronikání mikroorganismů do těla. Jejich funkcí však není jen vytvářet pasivní prostředí. Tyto tkáně mají řadu vysoce vyvinutých imunitních mechanismů, které jim umožňují vykonávat imunitní funkce.
Role kůže a sliznic při obraně těla před patogeny je zdůrazněna skutečností, že v moderní imunologii mají v organizaci imunitního systému „vlastní“ podjednotky.
Tyto podjednotky jsou zkráceny jako SALT a MALT. Jedná se o imunitní systém spojený s pokožkou (Skin Associated Lymphoid Tissue) a lymfoidní tkáň spojená s mucosou.
Jak můžete snadno uhodnout, Langerhansovy buňky jsou důležitým článkem v obou výše uvedených. systémy.
Činnost systémů SALT a MALT je založena na spolupráci buněk vytvářejících epitel, buněk prezentujících antigen (včetně Langerhansových buněk) a buněk schopných neutralizovat patogeny (hlavně lymfocyty). Jejich společná akce umožňuje rozpoznávání a zpracování antigenů přímo v místě vstupu do těla.
Takový účinný imunologický dohled zabraňuje pronikání mikroorganismů z vnějšího prostředí do hlubších tkání a orgánů.
Úloha Langerhansových buněk v patogenezi nemocí
Správně fungující Langerhansovy buňky pomáhají udržovat rovnováhu mezi zánětlivou odpovědí a tolerancí vybraných antigenů v kůži a sliznicích.
Dysfunkce Langerhansových buněk může být základem některých dermatologických, imunitních a dokonce rakovinových onemocnění. Zde jsou jejich příklady:
- Histiocytóza z Langerhansových buněk
Histiocytóza z Langerhansových buněk je onkologické onemocnění související s nadměrným množením Langerhansových buněk. Tyto buňky se mohou hromadit v různých orgánech - kůži, kostech, lymfatických uzlinách a vnitřních orgánech.
Histiocytóza z Langerhansových buněk je obvykle diagnostikována u dětí, i když je pozorována iu dospělých.
Langerhansovy buňky se mohou množit na konkrétním místě (pak mluvíme o lokalizované formě) nebo zaujímat mnoho míst (jedná se o tzv. Multifokální formu).
Lokalizovaná forma je obvykle spojena s dobrou prognózou a ve vzácných případech se může dokonce sama uzdravit.
Multifokální forma vyžaduje agresivní léčbu, zejména chemoterapii. Tato varianta onemocnění je také spojena s horší prognózou.
- Langerhansovy buňky a kontaktní ekzémy
Kontaktní ekzém je způsoben přecitlivělostí pokožky na určité vnější faktory. Mezi látky, které nejčastěji způsobují kontaktní ekzémy, patří nikl, chrom, některá barviva a konzervační látky a kosmetické přísady.
Částice těchto látek jsou díky své malé velikosti schopné proniknout do následujících vrstev pokožky. V určitém okamžiku se „setkají“ s Langerhansovými buňkami.
Langerhansovy buňky tyto molekuly absorbují (ve formě vázané na proteiny) a poté je prezentují na svém povrchu. Tímto způsobem se lymfocyty „učí“ tyto látky rozpoznávat.
V okamžiku opakovaného kontaktu s nimi (např. Pravidelné nošení daných šperků) se spustí imunitní odpověď. Vyvíjí se lokální zánět, který se projevuje tvorbou svědivých, zarudlých papulí a vezikul.
V tomto bodě je třeba zdůraznit, že navzdory častému kontaktu lidské kůže s látkami popsanými výše se příznaky kontaktního ekzému vyskytují relativně vzácně.
Tolerance výše uvedených antigenů u většiny lidí je pravděpodobně způsobena tolerogenními vlastnostmi Langerhansových buněk.
- Langerhansovy buňky a dermatologická onemocnění
Zdá se, že Langerhansovy buňky hrají důležitou roli v patogenezi určitých kožních onemocnění, jako je např atopická dermatitida a psoriáza. Poruchy imunitní regulace způsobené Langerhansovými buňkami přispívají k rozvoji zánětlivých dermatologických onemocnění.
Zdá se, že aktivita Langerhansových buněk ve výše uvedeném onemocnění je posunuta k prozánětlivé aktivitě; jejich tolerogenní aktivita je však oslabena.
Tyto závislosti lze potvrdit skutečností, že fotochemoterapie se úspěšně používá při léčbě psoriázy i atopické dermatitidy. Jedná se o léčbu ozařováním s použitím ultrafialového záření. Toto ozáření uklidňuje kožní změny.
Předpokládá se, že jedním z mechanismů působení fotochemoterapie je snížení počtu a oslabení funkce Langerhansových buněk, což přispívá k inhibici nadměrné imunitní odpovědi.
- Langerhansovy buňky a štěp proti hostiteli (GvHD)
Nemoc štěpu proti hostiteli je jednou z možných komplikací transplantace kostní dřeně a transfuze krve. Jeho podstata spočívá v odmítnutí orgánů příjemce dárcovskými leukocyty, které mu byly transplantovány.
Jedním z nejčastěji odmítaných orgánů v průběhu onemocnění je kůže. Přesná role Langerhansových buněk v patogenezi štěpu proti hostiteli není dosud známa.
Vědecké studie dosud provedené na zvířatech však ukazují, že snížení počtu Langerhansových buněk u příjemce transplantátu snižuje riziko vzniku reakce štěp proti hostiteli.
- Langerhansovy buňky a infekce HIV
Po mnoho let ve vědeckém světě byly Langerhansovy buňky považovány za první cíl útoku HIV. Existovala také hypotéza, že Langerhansovy buňky infikované HIV ji přenesly do lymfatických uzlin, což přispělo k šíření infekce do dalších buněk imunitního systému.
Nejnovější vědecké zprávy však výše uvedené teorie vyvracejí. Langerhansovy buňky jsou nyní považovány za imunitní bariéru: absorbují částice HIV, ale blokují jejich další přenos.
Rovněž se zdá, že Langerhansovy buňky aktivované virem indukují příznivou odpověď imunitního systému v počáteční fázi infekce.
- Langerhansovy buňky a rakovina kůže
Langerhansovy buňky provádějí imunologický dohled nad mikroorganismy, které se objevují v naší kůži. Kromě toho jsou také schopni rozpoznat rakovinné buňky a vyvolat proti nim imunitní odpověď.
Ve studiích rakoviny kůže bylo prokázáno, že počet Langerhansových buněk v blízkosti nádoru je významně snížen. Během neoplastického procesu je také narušena prezentace antigenů Langerhansovými buňkami.
Pochopení role Langerhansových buněk v protirakovinové obraně zahájilo řadu vědeckých studií zaměřených na zjištění použití těchto buněk v terapii rakoviny.
Langerhansovy buňky - klinická aplikace
Langerhansovy buňky jsou předmětem vědeckého výzkumu zaměřeného na jejich použití v protinádorové terapii.
Příkladem metody, která využívá Langerhansovy buňky, je perkutánní imunizace, tj. - jednoduše řečeno - protinádorová vakcína.
Cílem je podávat subkutánní antigeny rakovinných buněk (např. Proteiny charakteristické pro melanomové buňky). Tyto antigeny by byly zpracovány Langerhansovými buňkami a poté prezentovány dalším buňkám imunitního systému. Tímto způsobem by byl imunitní systém stimulován k boji proti rakovině.
Výzkum perkutánní imunizace v léčbě rakoviny stále probíhá - doufejme, že naděje spojené s touto metodou budou potvrzeny v klinických experimentech.
Bibliografie:
- „Kožní nemoci a sexuálně přenosné nemoci“ S. Jabłońska, S.Majewski, PZWL 2013
- „Langerhansovy buňky: snímání prostředí pro zdraví a nemoci“ J.Decker et. al. Přední Immunol. 2018; 9: 93 - online přístup
- „Rovnováha mezi imunitou a tolerancí: Role Langerhansových buněk“ K. Mutyambizi et. al. Cell Mol Life Sci. 2009 březen; 66 (5): 831–840. - online přístup
- „Langerhansovy buňky - dendritické buňky epidermis“ N. Romani et.al. APMIS Journal of Pathology, Microbiology and Immunology, svazek 111, číslo 7-8, červenec 2003
- „Nádorová imunoterapie epikutánní imunizací vyžaduje langerhansovy buňky.“ P. Stoitzner et.al. Journal of Immunology 1. února 2008, 180 (3) - online přístup
- „Vyčerpání hostitelských Langerhansových buněk před transplantací dárcovských aloreaktivních T buněk předchází onemocnění kožní štěp proti hostiteli.“ Merad M. et.al. Nat Med. 2004 květen; 10 (5): 510-7 - On-line přístup
- „Imunologická funkce Langerhansových buněk při infekci HIV.“ Matsuzawa T.et. al. J Dermatol Sci. 2017 srpen; 87 (2): 159-167
- „Zvýšený počet Langerhansových buněk v epidermis diabetických vředů na nohou souvisí s výsledkem hojení“ O. Stojadinovic, Immunol Res. 2013 prosinec; 57 (0): 222–228 - On-line přístup
Přečtěte si více článků od tohoto autora
