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Weiße myeloische Zellreihe

Die myeloische Zellreihe ist eine vielfältige Gruppe von Blutzellen (Leukozyten), die an der Abwehr des Körpers gegen Fremdstoffe oder Infektionserreger beteiligt sind. Monozyten, Neutrophile, Eosinophile, Basophile und Mastzellen entstehen alle aus gemeinsamen myeloischen Vorläuferzellen, die sich aus Knochenmarkstammzellen entwickeln. Die verschiedene Leukozyten haben unterschiedliche Funktionen. Neutrophile Granulozyten töten eindringende Bakterien und Pilze ab; Eosinophile Granulozyten sind beteiligt an der Abwehr bei parasitären Infektionen; Basophile Granulozyten und Mastzellen sind an allergischen Reaktion als Histaminquellen beteiligt; Monozyten werden aus dem Knochenmark freigesetzt, um im Gewebe zu Makrophagen zu reifen. Die Entwicklung im Knochenmark wird durch verschiedene Zytokine reguliert.

Aktualisiert: Feb 17, 2023

Überblick

Definition

Die weiße myeloische Zellreihe besteht aus Leukozyten, die sich aus myeloischen Vorläuferzellen entwickeln (Englisches Akronym: CMP), die aus hämatopoetischen Stammzellen (Englisches Akronym: HSCs) des Knochenmarks gebildet werden.

  • Nicht alle Leukozyten stammen aus dem myeloischen Vorläufer.
  • 2 Hauptgruppen von Leukozyten:
    • Granulozyten (entwickeln sich aus den myeloischen Vorläuferzellen):
      • Basophile
      • Eosinophile
      • Neutrophile
      • Mastzellen
    • Agranulozyten (entwickeln sich aus myeloischen und lymphoiden Vorläuferzellen):
      • Monozyten (myeloisch)
      • Lymphozyten (lymphoid)

Beschreibung

Tabelle: Beschreibung der Agranulozyten
Typ Kern Granula Eigenschaften und Funktionen
Monozyten (3–7 % relativer Anteil an der Gesamtleukozytenzahl) Nierenförmig (eingerückt oder C-förmig) Keine Eigenschaften:
  • Lebensdauer: Stunden bis Tage
  • Größte Leukozyten

Funktionen:
  • Differenzierung in Populationen von Gewebsmakrophagen (einschließlich dendritischer Zellen und Osteoklasten)
  • Alle von Monozyten abgeleiteten Zellen sind Antigen-präsentierende Zellen.
  • Aufsuchen von Antigen und Verursachen einer Immunantwort
Tabelle: Beschreibung der Granulozyten
Typ Kern Granula Eigenschaften und Funktionen
Neutrophile (50–70 % relativer Anteil an der Gesamtleukozytenzahl) Segmentkernig (3–5 Segmente)
  • Fein
  • Leicht rosa
Lebensdauer:
  • Ungefähr 6 Stunden (zirkulierend)
  • Tage (in Geweben)

Ziel und Funktion:
  • Bakterien abtöten und phagozytieren
  • Pilze zerstören, das Wachstum größerer Pilze einschränken
Eosinophile (1–3 % relativer Anteil an der Gesamtleukozytenzahl) Zweilappig
  • Groß
  • Eosinophil (rot)
Lebensdauer:
  • Ungefähr 6 Stunden (zirkulierend)
  • Tage (in Geweben)

Ziel und Funktion:
  • Töte Parasiten und Helminthen
  • Immunantwort bei allergischer Reaktionen
Basophil (0,5–1 % relativer Anteil an der Gesamtleukozytenzahl) Zweilappig oder dreilappig
  • Groß
  • Basophil (Dunkelblau)
Lebensdauer:
  • Stunden bis Tage

Ziel und Funktion:
  • Modulation der Entzündungsreaktion durch Histaminsekretion
  • Oberflächenrezeptoren für IgE
  • Ergänzt die Wirkung von Mastzellen
Mastzelle Rund (Ränder durch gepacktes Granulat verdeckt) Lila bis Rot
  • Granulat reich an Histamin und Heparin
  • In Geweben, aber nicht im Blut
  • Modulation der Typ-1-Überempfindlichkeitsreaktion durch IgE-Rezeptoren

Myelopoese

Myeloidzellproduktion

  • Hämatopoese:
    • 1. bis 2. Monat in utero: Mesoderm des Dottersacks
    • Bis zum 2. Monat: Verlagerung in die Leber (und Milz)
    • Bis zum 5. Monat: findet im Knochenmark statt (wird zur Hauptlokalisation der Hämatopoese)
  • Myelopoese beginnt mit multipotenten HSCs im Knochenmark.
  • HSCs → multipotente Vorläuferzellen (MPP) → CMP (die sich schließlich in Granulozyten, Monozyten, Blutplättchen und Erythrozyten differenzieren)
Hämatopoese im Knochenmark

Knochenmarkshämatopoese: Proliferation und Differenzierung der gebildeten Blutbestandteile.
IL-3: Interleukin-3
KBE-GEMM: koloniebildende Einheit – Granulozyten, Erythrozyten, Monozyten, Megakaryozyten
IL-2: Interleukin-2
IL-6: Interleukin-6
KBE-GM: Koloniebildende Einheit – Granulozyten-Makrophagen
GM-CSF: Granulozyten-Makrophagen-Kolonie-stimulierender Faktor
M-CSF: Makrophagen-Kolonie-stimulierender Faktor
G-CSF: Granulozyten-Kolonie-stimulierender Faktor
IL-5: Interleukin-5
NK: natürlicher Killerzellen
TPO: Thrombopoietin
EPO: Erythropoietin

Bild von Lecturio. Lizenz: CC BY-NC-SA 4.0

Regulierung

Tabelle: Vergleich Zytokine/Wachstumsfaktoren
Zytokine/Wachstumsfaktoren Wirkung Herkunft
Stammzellfaktor (SCF) Stimuliert alle hämatopoetischen Vorläuferzellen Stromazellen des Knochenmarks
Granulozyten-Makrophagen-Kolonie-stimulierender Faktor (GM-CSF) Stimuliert myeloische Vorläuferzellen Endothelzellen, T-Zellen
Granulozyten-Kolonie-stimulierender Faktor (G-CSF) Stimuliert neutrophile Vorläuferzellen Endothelzellen, Makrophagen
Monozyten-Kolonie-stimulierender Faktor (M-CSF) Stimuliert Monozyten-Vorläuferzellen Endothelzellen, Makrophagen
Interleukin-1 (IL-1) Regulation der Zytokinsekretion vieler Leukozyten Makrophagen, T Helferzellen
Interleukin-3 (IL-3) Mitogen für alle Granulozyten- und Megakaryozyten-/Erythrozyten-Vorläuferzellen T Helferzellen
Interleukin-4 (IL-4) Entwicklung von Basophilen und Mastzellen und Aktivierung von B-Lymphozyten T Helferzellen
Interleukin-5 (IL-5) Entwicklung und Aktivierung von Eosinophilen T Helferzellen

Entwicklung

Neutrophile, Eosinophile, Basophile

  • Phasen:
    1. Myeloblasten:
      • 1. Granulozytenvorläufer
      • Zytoplasma ohne Granula
      • Großer Kern und schwache Nukleolen
    2. Promyelozyten:
      • Bildung azurophile Granula
      • Granulat enthält lysosomale Hydrolasen und Myeloperoxidase.
    3. Myelozyten:
      • 1. Differenzierungszeichen: Für den jeweiligen Zelltyp entwickeln sich spezifische Granula.
      • Verschiedene Gene werden aktiviert → Abstammungslinien für die 3 Arten von Granulozytenform
      • Zellteilung hört auf.
    4. Metamyelozyten:
      • Granula wird verteilt.
      • Eindrückung und Lobulation des Kerns
      • Neutrophile, basophile und eosinophile Metamyelozyten kondensieren ihre Kerne weiter.
  • Unterscheidung:
    • Neutrophile:
      • Ab dem Neutrophilen-Metamyelozyten-Stadium werden Neutrophile zu Band-Neutrophilen oder Stichzellen (Zwischenstadium mit verlängertem, nicht polymorphem Kern)
      • Segmentierte Neutrophile: fast ausgereift
      • Reife Neutrophile: treten in das periphere Blut über
    • Eosinophile: aus eosinophilen Metamyelozyten → reife Eosinophile
    • Basophile: aus basophilen Metamyelozyten → reifen Basophilen
Granulopoiesis

Granulopoese: Bilder zeigen die Stadien der Granulozytenentwicklung.
Im unreifen Stadium ist der Myeloblast durch einen großen Kern mit schwachen Nukleolen und ein nichtgranuläres, basophiles Zytoplasma gekennzeichnet.
Während des Promyelozytenstadiums vergrößert sich die Zelle und im Zytoplasma erscheinen azurophile Granula.
Im Myelozytenstadium hört die Zellteilung auf und es erscheinen spezifische Granula im Zytoplasma.
Während des Metamyelozytenstadiums nimmt die Größe der Zelle ab und die Kernmorphologie ändert sich; der Kern beginnt sich einzudrücken. Bei Neutrophilen bildet der Kern eine Hufeisenform als Bandzelle und ist im reifen Neutrophilen segmentiert.
Bei Eosinophilen wird der Kern zweilappig und das Zytoplasma weist eosinophile Granula auf.
Bei Basophilen ist der Kern zweilappig und die Zelle hat basische Granula.

Bild von Lecturio. Lizenz: CC BY-NC-SA 4.0

Monozyten

  • Phasen:
    • Monoblasten:
      • 1. Monozytenvorläufer
      • Runder Kern
    • Promonozyten:
      • Gewundener, eingerückter Kern
      • Variable basophile Granula
    • Monozyten:
      • Gelappter, eingerückter Kern
      • Gelegentlich oder keine Granula
      • Einmal ins Gewebe rekrutiert, differenzieren sich die Zelle in Makrophagen
Entwicklung von Monozyten

Die Monozytenentwicklung beginnt bei den hämatopoetischen Stammzellen (HSCs):
Der 1. Monozytenvorläufer ist der Monoblast, der einen runden oder ovalen Kern hat.
Der Promonozyten folgt und hat einen gewundenen Kern.
Der Monozyten entsteht mit einem eingerückten Kern und wird aus dem Knochenmark freigesetzt, um im Gewebe zu einem Makrophagen zu reifen.

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Mastzellen

  • Mastzellen entstehen aus dem Knochenmark: HSCs → CMP → KBE-GM → Mastzellvorläufer
  • Im Gegensatz zu anderen HSC-abgeleiteten Zellen werden Mastzell-Vorläufer (unreife Form) in das Blut freigesetzt.
  • Mastzellvorläufer werden in Schleimhaut- und Epithelgewebe rekrutiert, durchlaufen eine terminale Differenzierung und werden zu reifen Mastzellen.

Klinische Relevanz

  • Akute myeloische Leukämie (AML): gekennzeichnet durch unkontrollierte Proliferation myeloischer Vorläuferzellen. Die akute myeloische Leukämie umfasst eine Ansammlung von Myeloblasten. Normales Knochenmark wird durch bösartige Zellen ersetzt, was zu einer gestörten Hämatopoese führt. Ein klinisches Erscheinungsbild bestehend aus Müdigkeit, Blutungen, Fieber und Infektionen und steht im Zusammenhang mit Anämie, Thrombozytopenie und einem Mangel an funktionellen Leukozyten. Die Diagnose erfolgt über einen peripheren Blutausstrich und eine Knochenmarkbiopsie mit Myeloblasten. Die Vorläuferzellen enthalten Auerbach-Stäbchen.
  • Chronische myeloische Leukämie (CML): maligne Vermehrung der granulozytären Zelllinie mit relativ normaler Differenzierung. Die zugrunde liegende genetische Anomalie ist das Philadelphia-Chromosom, ein abgekürztes Chromosom 22, das aus der reziproken (9; 22) (q34; q11) Translokation resultiert. Die Patient*innen können asymptomatisch sein oder Brustschmerzen und eine Splenomegalie haben. Die Labordiagnostik zeigt erhöhte Leukozytenzahlen mit erhöhtem Anteil unreifer Zellen. Der Nachweis des Philadelphia-Chromosoms durch zytogenetische Verfahren gilt als der Goldstandard.
  • Chronische eosinophile Leukämie (CEL): eine chronische myeloproliferative Neoplasie, die durch autonome klonale Proliferation normal erscheinender Eosinophile verursacht wird und zu erhöhten Eosinophilen im peripheren Blut und Knochenmark führt. Die Erkrankung ist eine myeloische Variante des hypereosinophilen Syndroms (HES) und geht mit einer Gewebeinfiltration einher, die zu einer Schädigung der Endorgane führt. Studien zeigen eine absolute eosinophile Zahl von ≥ 1,5 x 10⁹/L und Knochenmarkblasten von 5 bis 19 %. Für die Diagnose ist der Nachweis einer klonalen Anomalie oder erhöhten Blasten erforderlich.
  • Mastozytose: eine Gruppe von Erkrankungen mit übermäßiger Ansammlung von Mastzellen im Gewebe. Die kutane Mastozytose ist auf die Haut beschränkt. Die systemische Mastozytose infiltriert mehrere Organe außerhalb der Haut. KIT -Mutationen sind ein wesentlicher Faktor. Symptome sind Hitzewallungen, Juckreiz und chronische allergische Reaktionen.

Quellen

  1. Dahlin, J., Hallgren, J. (2015). Mast cell progenitors: Origin, development and migration to tissues. Molecular Immunology, 63:1, S.9–17. https://doi.org/10.1016/j.molimm.2014.01.018.
  2. Espinoza, V.E., Emmady, P.D. (2021). Histology, Monocytes. StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK557618/
  3. Kuijpers T. (2021). Structure and composition of neutrophils, eosinophils, and basophils. Kaushansky K, & Prchal J.T., & Burns L.J., & Lichtman M.A., & Levi M, & Linch D.C. (Eds.), Williams Hematology, 10 Auflage. McGraw Hill. https://accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?bookid=2962§ionid=252530906
  4. Mescher A.L. (Hrsg.). (2021). Blood. Junqueira’s Basic Histology Text and Atlas, 16 Auflage. McGraw Hill. https://accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?bookid=3047§ionid=255121436

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