Función de los Granulocitos PDF

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Apuntes granulocitos...

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Fisiología Humana 2010. Sebastián Flores. Función de los granulocitos Características generales de los granulocitos  Los granulocitos son una familia de célula que pertenece a los leucocitos, (glóbulos blancos).  Circulan en la sangre en tres formas que dependiendo de los gránulos que tengan pueden ser basófilos, eosinófilos y neutrófilos.  En general las funciones de los basófilos y eosinófilos son bastantes especificas y son distintas a la de los neutrófilos ya que tienen que ver con fenómenos de tipo alérgico.  Los mecanismos de producción de estos tres tipos son en general iguales, todos vienen de la misma célula.  El 95% de los granulocitos son neutrófilos y 1 o 2% son basófilos y eosinófilos.  Como los basófilos y eosinófilos están en cantidades muchos menores que los neutrófilos, cuando se hable de granulocitos se referirá específicamente a los neutrófilos, ya que ellos componen la mayor masa de granulocitos.

Cinética de los granulocitos  El ciclo vital de los neutrófilos se divide en tres compartimentos. La medula ósea, la sangre y los tejidos.  En la sangre, los granulocitos están en una menor cantidad y solo están de paso por esta, ya que la gran masa de reserva está en la medula ósea y su gran función la cumplen en los tejidos.  En la medula ósea, la mayoría de células son granulocitos, es decir, la mayoría pertenece a la serie blanca.  Todas las células de la sangre vienen de una misma células en común multipotencial pluripotente y dependiendo del estimulo que reciba se va a diferenciar hacia un linaje determinado.

Mecanismos de control de la granulopoyesis  En el caso de los granulocitos hay dos tipos de mecanismos de control de su producción (granulopoyesis):  Corto alcance depende fundamentalmente de las células especializadas del estroma de la medula ósea y el otro es de largo alcance que depende principalmente de los factores de crecimiento hematopoyéticos que son los que estimulan la proliferación y maduración de los granulocitos. a) Corto alcance:  Depende fundamentalmente de las células especializadas del estroma de la medula ósea y de interacción de estas con la célula pluripotencial, ya que ellas ejercen un control sobre esta.  Hay enfermedades como la aplasia medular que se produce porque la célula enferma es la del estroma. b) Largo alcance:  Depende principalmente de los factores de crecimiento hematopoyéticos que son los que estimulan la proliferación y maduración de los granulocitos.  Los factores de crecimiento, moléculas que vienen de otra parte de la medula ósea, actúan sobre la célula pluripotencial o sobre las células ya comprometidas hacia ciertos linajes gracias a que todas ellas poseen receptores para ellos y así al unirse a sus receptores ejercen su función la cual es principalmente estimular la proliferación y maduración.

Estimulación de producción de granulocitos por factores de crecimientos  Las células troncales reciben factores de crecimiento inespecíficos como IL-1, IL-6, IL-3 y SCF (stem cell factor) que estimulan su proliferación.  Cuando las células ya están más maduras y ya se han comprometido a ciertos linajes aparecen los factores de crecimientos específicos.

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En el caso de los granulocitos y macrófagos está el factor estimulante de colonia de los granulocitos (G-CSF) y de los granulocitos macrófagos (GM-CSF). Además está el factor estimulante de colonia de macrófagos (M-CSF). Los dos más importantes son el G-CSF y el GM-CSF. El G-CSF es un potente estimulante de la producción de granulocitos. De hecho se usa en clínica para estimular la producción de granulocitos.

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A continuación hay algunas características de estos factores de crecimientos que no es importante saberlas de memoria son solo para verlas (ver tabla).

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Si uno tiene en un cultivo células troncales de la medula ósea, y las expone con diferentes factores de crecimiento obtiene un aumento del número de las colonias, especialmente con el GM-CSF que aumenta en gran medida el número de colonias (ver imagen).

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Si uno hace esto mismo en vivo, es exactamente lo mismo. Con el uso de G-CSF aumenta el número de la unidad formadora de colonia de granulocitos-macrófagos y también las células mononucleadas en la sangre periférica (ver imagen). Es por eso que cuando se necesita subir en pacientes el numero de granulocitos se usa GCSF recombinante para producir este efecto.

Control de la producción de granulocitos  El control de la producción de granulocitos no es tan conocido como el de otras células. No se conoce un sensor ni tampoco se conoce una molécula específica que actúe aumentando la producción de granulocitos frente a una disminución de ellos.  No se sabe qué mecanismos regulan o mantienen constante la cantidad de granulocitos.  Se cree que debe haber un sensor del número o de la masa de granulocitos que frente a una baja de ellos produzca granulopoyetina, que es el nombre genérico para una serie de factores de crecimientos de granulocitos como el G-CSF o GM-CSF, que actuarán sobre las células troncales comprometidas y así aumentar el número de ellos.  Las células que producen los factores de crecimientos son las células del estroma de la medula ósea, como por ejemplo los fibroblastos.

Producción y cinética de los granulocitos neutrófilos  El primer elemento de la serie granulocítica es el mioloblasto. Después este sigue madurando hasta transformarse en el granulocito segmentado, que es el que está en la sangre periférica.  El promielocito tiene gránulos azurófilos que son basófilos. Estos gránulos van desapareciendo hasta que finalmente los gránulos del neutrófilo son neutros, no son basófilos ni eosinófilos.  Solamente el segmentado es el que sale a la circulación, puede haber un poco de baciliforme. En la sangre los granulocitos duran 6 a 7 horas demostrando que solo están de paso en ella. En cambio en los tejidos viven alrededor de 1 o 2 días.  Dentro de las etapas de la maduración de granulocitos, se distinguen dos grandes compartimentos o pooles. a) Pool mitótico:  Están las células que todavía pueden dividirse.  Va desde el mieloblasto pasando por promielocito hasta el mielocito. b) Pool postmitotico o de reserva:  Están las células que no son capaces de dividirse, solo pueden madurar.  Van desde granulocito juvenil o metamielocito, pasando por el baciliforme hasta el granulocito segmentado.  Los cambios más característicos de estas etapas de maduración son los cambios del núcleo, que va segmentándose y los cambios en el citoplasma, que van cambiando las características de los gránulos.

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Esta tabla muestra el número de células granulocitas por kilogramo de peso. Esta tabla muestra principalmente que la cantidad de granulocitos que está en la sangre (granulocitos circulantes y marginados) es muy poca en comparación con los que están en la medula ósea, (pool mitótico y postmitotico).

Pool mitotico Pool postmitotico

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Es por eso que cuando hacen una transfusión de sangre, no se transfunde los granulocitos, ya que la transfusión de granulocitos no sirve porque la gran masa de granulocitos está en la medula ósea sobre todo en el pool de reserva.

Compartimentos de los granulocitos en la sangre  Los granulocitos que están en la sangre, desaparecen de forma exponencial, es decir, esta desaparición ocurre al azar. La vida media de los granulocitos en la sangre es de 7 horas.  Los neutrófilos que están en la sangre pueden estar en dos pooles.  Cada pool tiene el 50% de los neutrófilos de la sangre. a) Neutrófilos Circulantes:  Neutrófilos que circulan en el medio del torrente de forma rápida junto con las plaquetas, los glóbulos rojos y los otros componentes de la sangre.

b) Neutrófilos Marginados:  Neutrófilos que están pegados a la célula endotelial y que están prácticamente detenidos o avanzando muy lentamente.  Son una condición fisiológica que corresponde a una subpoblacion de neutrófilos que están listo para entrar a los tejidos.  En ciertas condiciones clínicas este pool aumenta mucho. Función de los granulocitos  Sus funciones lo hacen en los tejidos, no en la sangre.  Son células fagocíticas y son la primera línea de defensa, es decir, pertenecen a la inmunidad innata.  La salida de los granulocitos de la sangre es esencialmente hacia todos los tejidos que necesitan esta línea de defensa, o sea, todos los tejidos que están en contacto con el ambiente como por ejemplo las mucosas (tubo digestivo, árbol respiratorio).  En algunas patologías como la neutropenia, (falta de neutrófilos), o también en cualquier alteración de la función de los granulocitos hay un aumento de infecciones bacterianas y de otros tipos.  Las funciones de los neutrófilos están todas diseñadas para detectar el estimulo y dar una respuesta a él. a) Detección de un estimulo:  Probablemente los granulocitos marginados son los primeros que detectan la señal.  Hay distintas señales que le muestran a los granulocitos que tienen que irse al tejido y además estos tienen a su vez receptores para estas señales. Receptores quimiotácticos:  Para productos bacterianos (lípidos, péptidos, polisacáridos, etc).  Para péptidos derivados de la activación del complemento, esencialmente C5a, son capaces de activar a los granulocitos.  Para el leucotrieno B4, secretado por el propio neutrófilo. Da cuenta que el neutrófilos puede activarse a sí mismo como las plaquetas.  Para Interleuquinas producidas por los monocitos.  Para el NAP-2 que es el mismo que PF4 que es producido por las plaquetas.

Receptores de adhesión:  Los granulocitos neutrófilos también tienen receptores tipo integrina, que sirve para unirse a ciertos ligandos y así adherirse a las células endoteliales.  Los tres grandes grupos de receptores que tienen los neutrófilos son: LFA-1, Mac-1 y P150,95.

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Estos receptores poseen una subunidad beta que es común en estos receptores, que es el CD18 y una subunidad alfa que es variable, que pueden ser el CD11a, CD11b o CD11c. Hay enfermedades como por ejemplo la Granulomatosa Crónica, (ausencia del receptor P150,95) en donde la defensa contra agentes patógenos es defectuosa, ya que los neutrófilos al no tener receptores tipo integrina no pueden salir de la sangre y llegar a los tejidos.

Transducción de señales en los granulocitos neutrófilos  Una vez que se detecta la señal ocurre la transducción de esa señal.  La transducción de una señal siguen un esquema muy similar a la de las otras células.

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La toxina toma contacto con el neutrófilo. Se produce la activación de la vía de la proteína quinasa C (PKC). Se produce diacilglicerol (DAG) e IP3. Aumenta el calcio intracelular Este aumento de calcio intracelular activa a los neutrófilos.

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En conclusión el neutrófilo cuando un ligando se une con su receptor especifico se activa y responde de 3 formas:  Moviéndose  Fagocitando  Destruyendo las bacterias

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Al igual que las plaquetas, los granulocitos neutrófilos cuando se exponen ante un estimulo también activan la vía de las prostaglandinas.

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La diferencia con las plaquetas es que los glóbulos blancos no poseen la enzima ciclooxigenasa, sino la 5-Lipooxigenasa que produce finalmente Leucotrieno B4 (LTB4). También produce otros leucotrienos, pero no tan importantes. El LTB4 es un potente estimulante de los granulocitos y además el leucocito tiene receptor para este.

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b) Respuestas de los granulocitos neutrófilos luego de su activación:

Quimiotaxis:  Significa movimiento atraído por un estimulo químico.  Es la primera forma de respuesta ante un estimulo.  Consiste en el movimiento de los granulocitos desde la sangre a los tejidos.  Para que ocurra, el granulocito no sólo debe atravesar la barrera endotelial, sino que además debe llegar al lugar exacto donde se necesita.

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Producido o estimulado por los factores quimiotácticos.

Factores quimiotácticos:  Productos del metabolismo bacteriano:  Péptidos de formil que es muy buen estimulo para producir quimiotaxis.  Por activación del sistema de complemento:  Anafilotoxina C5a o C3  Producidos por los neutrófilos o macrófagos:  Leucotrieno B4  Interleuquina 8  Por activación del sistema hemostático:  Fibrinopéptido B que viene del fibrinógeno cuando es cortado por la trombina. Esto explica porque ante una herida también llegan los granulocitos. Migración a través del endotelio:  El granulocitos tiene que transformarse de una célula circulante a una célula tisular, para eso debe atravesar la barrera endotelial.

1. Cuando hay una infección las células endoteliales cercanas a ella se activan. 2. Las células endoteliales al activarse aumentan la expresión de moléculas de adhesión, que este caso son las selectinas.  Las selectinas reconocen ligandos que están expresados constitutivamente en los granulocitos, que son generalmente carbohidratos. 3. Las selectinas junto con su ligando, el Sialyl de los granulocitos, producen un frenado “rolling” de los granulocitos sobre las células endoteliales. 4. Después ocurre el anclaje definitivo entre los granulocitos y la célula endotelial que va a ser a través de la integrina.  Los ligandos de las integrinas son los ICAM (moléculas de adhesión intercelular) que están expresadas por las células endoteliales. 5. Una vez anclado el granulocito a la célula endotelial, el granulocito atraviesa las uniones intercelulares de las células endoteliales usando PECAM.

 PECAM (molécula de adhesión de plaquetas y células endoteliales) es una proteína que está en los bordes de las células endoteliales y en los granulocitos. 6. De esta manera ocurre una reacción entre las PECAM homologas que facilitan la migración a través del endotelio. Migración a través del tejido:  Después de llegar al tejido tiene que llegar al lugar exacto de la infección.  Para lograr esto, los granulocitos emiten pseudópodos que se anclan sobre cualquier matriz. Puede ser sobre la matriz subendotelial, sobre la fibrina, sobre las plaquetas, en general sobre cualquier sustrato.

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El pseudópodo se adhiere sobre una matriz, luego se produce la tracción del granulocito y posteriormente se desadhieren.

Este mecanismo está basado esencialmente en la actina. La actina se polimeriza hacia el lugar donde tienen que ir y también se depolimeriza en la parte posterior. Esto está dado por el aumento de calcio intracelular.

Fagocitosis:  Una vez que el neutrófilo llega al sitio empieza a fagocitar “comer” a los agentes patógenos.  Las bacterias tienen mecanismos de resistencia a la fagocitosis gracias a sus propiedades específicas de la pared celular. Para que el neutrófilo pueda superar estas barreras las bacterias son opsonizadas.  La opsonizacion es un proceso que facilita la fagocitosis de los neutrófilos. Esto se logra gracias las opsoninas.  Una vez que el microorganismo es opsonizado, es fagocitado por el neutrófilo. Se forma el fagosoma, (membrana que rodea a la bacteria), y luego se le unen los gránulos primarios o azurofilos, que son los lisosomas y los gránulos secundarios que son específicos.

Opsoninas: moléculas derivadas del sistema inmune.  Inmunoglobulinas:  IgG o Monomérica o Complejos inmunes  IgA o Monomérica o Polimérica  Componentes del complemento  C3b  C4b Destrucción de los agentes patógenos: Mecanismo no oxidativo:  Es el primer mecanismo de destrucción de los microorganismos.  Consiste en el vaciamiento el contenido de los gránulos al fagosoma.  Está determinado por las enzimas contenidas en los gránulos primarios y secundarios.

Mecanismo oxidativo:  Consiste en la generación de especie de oxigeno reactivas (estallido respiratorio).  Estas especies se generan gracias a un sistema enzimático dependiente de la NADPH, que cuando se transforma el NAD libera un electrón que es adquirido por el oxigeno molecular formando radicales libres como:  Radical superoxido que se puede transformar en agua oxigenada  Agua oxigenada que un agente bactericida débil  Radical hidroxilo  Halógenos asociados al cloro que son potentes microbicidas.  También produce la destrucción del propio neutrófilo además del agente patógeno....