Prof.Dr.Hasibe ARTAÇ Selçuk Üniversitesi Tıp Fakültesi Çocuk

Prof.Dr.Hasibe ARTAÇ
Selçuk Üniversitesi Tıp Fakültesi
Çocuk İmmünoloji ve Allerji BD
İmmünoloji ABD
Konya
ALLERJİDE EOSİNOFİL VE MAST HÜCRELERİ
Erken ve geç faz allerjik reaksiyonlar
Allerji; mikrobiyal olmayan çevresel allerjenlere immün yanıtların neden olduğu
hastalıkların bütünüdür. Allerjik yanıtın efektör fazında mast hücreleri ve eosinofiller aktive
olur, hızla salgıladıkları mediatörler vasküler permeabilite artışı, vazodilatasyon ve bronş ile
visseral düz kas kontraksiyonlarına neden olur. Bu reaksiyon erken aşırı duyarlılık olarak
adlandırılır. Antijen maruziyeti sonrasında dakikalar içinde başlar ve ciddi klinik sonuçları
vardır. Erken cevabı izleyen daha yavaş gelişen inflamatuar süreç geç faz reaksiyon olarak
adlandırılan nötrofil, eosinofil ve makrofajların birikimi ile karakterizedir.
Antijenlerin tipleri, klinik ve patolojik yansımaları çok farklı olmasına rağmen, bütün
allerjik reaksiyonlar ortak özellikleri paylaşırlar. Allerjik hastalıkların özelliği IL-4 üreten
yardımcı T hücrelerinin aktivasyonu ile IgE üretimidir. Sağlıklı kişiler çevresel antijenlere yanıt
vermezken atopik kişilerde IL-4 üreten T yardımcı hücreler gelişir ve IgE üretimi olur. IgE’nin
mast hücrelerine bağlanması duyarlılaşma olarak adlandırılır. Çünkü IgE bağlanmış mast
hücresi antijenle karşılaştığında aktive olmaya hazırdır. Allerji prototipik olarak Th2 aracılı
hastalıktır. Klinik ve patolojik olaylar vasküler ve düz kas kontraksiyonunu içerir. Mast
hücreleri bağ doku ve epitel altında vardır ve bu dokular klinik bulguların en yaygın görüldüğü
bölgelerdir. Etkilenen dokuya bağlı olarak deride döküntü, bronkokonstrüksiyon, karın ağrısı,
diyare ve şok tablosu oluşabilir.
MAST HÜCRELERİ
Mast hücreleri kemik iliğinde öncülerden gelişir. Normalde mast hücreleri periferik
dolaşımda bulunmaz. İnmatür hücreler periferal dokuya göç eder. Mast hücre, öncül
hücresindeki c-kit reseptöre bağlanan doku hücreleri tarafından salınan stem-cell faktörü
içeren lokal biyokimyasal faktörler ile farklılaşır. Stem cell faktör (SCF) c-kit reseptörüne
bağlanan bir sitokindir. Fibroblast ve endotelyal hücrelerden üretilir. Normal serumda 3.3
ng/ml dir. C-kit bir tirozin kinaz reseptorüdür. Aktivasyonu RAS/ERK, PI3-kinaz, Src kinaz ve
JAK/STAT gibi pekçok yolağın aktivasyonuna yol açar. C-kit ve onun ligandı stem-cell faktör
melanositlerin gelişimi-migrasyonu yanısıra, hematopoez, gametogenez ve mast hücre
gelişiminde çok önemlidir. Stem-cell faktör, mast hücre prekürsörlerinin göçü, yaşaması hem
inmatür hem matür mast hücresinin adezyonu, proliferasyonu, mast hücre mediatörlerinin
salınımının indüklenmesi ve IgE aracılı aktive olan mast hücre mediatörlerinin salınımını
regüle edebilir.
Matür mast hücreleri vücudun her tarafında özellikle kan damarlarına ve sinirlere
yakın epitel altında bulunur. Lenfoid organlarda da bulunabilir. Mast hücrelerinin şekli
değişiktir. Yuvarlak nükleuslu ve sitoplazmasında membran kaplı granüller ve lipid cisimleri
vardır. Granüller bazik boyaları bağlayan asidik proteoglikanlar içerir. Aktive mast
hücrelerinin sekrete ettiği mediatörlerin bazıları granüllerde depolanır ve aktivasyonla salınır,
diğerleri ise aktivasyonla sentezlenir. Mast hücresinin iki majör alt tipi tanımlanmıştır. Biri
GİS’in mukozasında bulunur. Diğeri bağ dokuda bulunur. Mukozal mast hücreleri bol
miktarda kondroidin sülfat ve triptaz, az histamin içerir. İntestinal mukoza ve akciğerde
alveolar alanda bulunur. Bağ doku mast hücreleri granüllerde bol heparin ve nötral proteazlar
bulunur, büyük ölçüde histamin üretir, deride ve intestinal submukozada bulunur. Mukozal
mast hücrelerinin gelişimi için T hücre yardımı gerekir, bağ doku mast hücresi değil.
Lokasyon, granül içeriği, T hücre bağımlı cevap farklı mast hücre popülasyonlarında hastalık
oluşumu için önemli olabilir. Mukozal tip mast hücresinin T-hücre ve IgE bağımlı erken aşırı
duyarlılık reaksiyonlarına akciğerlerde astıma aracılık ettiği, bağ doku mast hücresinin ise
deride erken aşırı duyarlılık reaksiyonuna aracılık ettiği muhtemeldir. Bu alt gruplar mast
hücre çalışmalarında değerli bir çerçeve oluşturmasına rağmen bu popülasyonların o dokuda
sabit veya ayrılabilir olup olmadığı açık değildir.
Bazofiller mast hücrelerine yapısal ve fonksiyonel olarak benzer kan granülositleridir.
Antijen varlığında dokuya geçip erken aşırı duyarlılık reaksiyonlarına katkıda bulunabilirler.
Mast hücre ve bazofillere IgE bağlanmasında Fcԑ reseptörü rol oynar. FcԑRI, IgE yi
bağlayan mast hücre ve bazofil yüzeyinde bulunan antijen reseptörüdür. IgE için afinitesi çok
yüksektir. IgE’nin normal serum konsantrasyonunun diğer Ig izotiplerinden çok düşük
olmasına rağmen FcԑRI bağlanma için yeterlidir. Her bir reseptör IgE’nin Fc kısmını bağlayan
α zinciri, sinyal iletiminden sorumlu bir β ve 2 γ zincirinden oluşmuştur. Tirozin bazlı
aktivasyon motifi (ITAM)’ın fosforilasyonu mast hücre aktivasyonu için gerekli sinyal
kaskadını başlatır. FcԑRI knock-out farelerde bilinen bir allerjene IgE enjeksiyonu ile
anaflaksi gelişmemiştir. FcԑRI ekspresyonu IgE tarafından arttırılır, dolayısıyla bu IgE aracılı
reaksiyonların bir artış mekanizmasıdır.
Mast hücre aktivasyonu Fc reseptörlerine tutunan IgE moleküllerine çoklu antijenlerin
çapraz bağlanması ile gerçekleşir. Allerjik kişilerde mast hücre yüzeyinde FcԑR1’e bağlanan
o antijene spesifik IgE vardır. Antijene maruziyet mast hücre aktivasyonunu tetiklemek için
yeterli IgE molekülünü çapraz bağlayacaktır. Non-atopik kişilerde ise IgE bağlayan mast
hücreleri çok farklı antijenler için spesifiktir ve hepsi düşük miktarda IgE üretimine neden
olabilir. Bu yüzden tek antijen mast hücre aktivasyonu için IgE molekülleri ile yeterince
çapraz bağlanma yapamayacaktır.
Mast hücre aktivasyonu 3 tip biyolojik cevapla sonuçlanır:
1. Depolanmış granül içeriğinin ekzositozla salınımı (degranülasyon)
2. Lipid mediatörlerinin sentezi ve sekresyonu
3. Sitokinlerin sentezi ve sekresyonu
Mast hücre aktivasyonu T hücrelerine antijen bağlanması ile gerçekleşen olaylara benzer.
Lyn tirozin kinazlar FcԑR1 β zinciri ile ilişkilidir Antijenin FcԑR1 ile çapraz bağlanması ile Lyn
tirozin kinaz β ve γ zincirindeki ITAM’ları fosforile eder. Sonra Syk tirozin kinaz γ zincirinin
ITAM motifine bağlanır ve sinyal kaskadının diğer proteinleri aktive olur. LAT T hücrelerinin
aktivasyonu için bir adaptör proteindir. Fosfolipaz C γ LAT a bağlanınca fosforile olur ve
fosfoditilinozitolbifosfatı inozitol trifosfat (IP3) ve diasilgliserole (DAG) katalize eder. IP3
sitoplazmik kalsiyum düzeyinde artışa neden olur. DAG protein kinaz c yi aktive eder.
Degranülasyon. Aktive protein kinaz C plazma membranının altında lokalize olan aktinmyozin kompleksinin myozin hafif zincir komponentini fosforile eder. Bu sitoplazmik
granüllerin plazma membranı ile kontak hale geçmesine izin verir. Mast hücre granül
membranı plazma membranı ile birleşir. SNARE denilen protein kompleksi bu füzyona
aracılık eder. Farklı SNARE proteinleri füzyonu katalize etmek için multimerik kompleks
halinde granül ve plazma membranında vardır. İstirahatte iken SNARE kompleksinin
formasyonunu kontrol eden düzenleyici proteinler granül ve plazma membran füzyonunu
bloke eder. Fakat hücre içi kalsiyum artışı ve PKC aktivasyonu düzenleyici protein
fonksiyonunu inhibe eder. Membran füzyonundan sonra ekstraselüler alana granül içeriği
boşalır. Bu olay FcԑR1 in çapraz bağlanması ile saniyeler içinde oluşabilir ve yoğun
granüllerin dansitesinin azalması ile morfolojik olarak gözlenebilir.
Lipid mediator üretimi
Lipit mediatörlerin sentazi sitozolik enzim fosfolipaz A2 (PLA2) ile kontrol edilir. Bu enzim 2
sinyal ile aktive olur. Artmış sitoplazmik artmış kalsiyum ve MAPkinaz tarafından katalize
edilen fosforilasyon. ITAM reseptörü boyunca başlatılan kinaz kaskadı sonucu olarak aktive
olur.
PLA2 membran fosfolipidlerini hidrolize eder. Substratlar son mediatörlere
dönüştürülür. Major substrat araşidonik asittir. Lipo ve siklooksijenaz ile farklı mediatörlere
oluşur.
Sitokin üretimi: Aktive olan mast hücrelerinde sitokin gen transkripsiyonu olur ve bu olaylar T
hücrelerindekine benzerdir. Çeşitli adaptör proteinler ve kinazların aktivasyonu Nükleer faktör
(NFAT), NF-kBAP-1 gibi transkripsiyon faktörlerinin nükleusa girerek çeşitli sitokinleri
ekspresyonunu stimüle ederler. IL-4, 5, 6,13 ve TNF gibi. Fakat T hücrelerinden farklı olarak
IL-2 yoktur. Mast hücre aktivasyonu stoplazmik kuyrukta ITIM motifi içeren inhibitör
reseptörlerle kontrol edilir. Fc γRIIB mast hücre degranülasyonunu regüle eder.
Mast hücreleri alerjenden bağımsız faklı mekanizmalarla aktive edilebilirler.
Mast hücrelerinden salınan mediatörler:
Mast hücre fonksiyonlarına aktive hücrelerden salınan mediatörler aracılık eder. Bu
mediatörler biyolojik aminler ve granül makromolekülleri ile yeni sentezlenen lipid
mediatörleri ve sitokinleri içerir.
Biojenik aminler
Vazoaktif aminler olarak adlandırılır. En önemli mediatörü histamindir. Histamin hedef
reseptörlere bağlanarak etki eder. Histamin kısa ömürlüdür. Çünkü amin spesifik transport
sistemi ile ekstraselüler sıvıdan uzaklaştırılır. Selüler reseptörlerine bağlandıktan sonra
intraselüler olayları başlatır (fosfoditil inozitolü IP3 ve DAG a hidrolize eder). Bu ürünler farklı
hücre tiplerinde farklı yanıtlara neden olur. Endotelde endotel hücrelerinin kontraksiyonu
interendotelyal mesafenin artışına neden olur. Vasküler permiabilite artarak vaskülerden
dokuya kaçış olur. Histamin aynı zamanda vazodilatasyona neden olan vasküler düz kas
gevşeticileri nitrik oksit ve PGI2 sentezini stimüle eder. Histaminin etkisi erken
hipersensitivite reaksiyonunun endurasyon ve hiperemi yanıtına neden olur. İntestinal ve
bronşial düz kas kasılmasına neden olur. Böylelikle sindirilen ve inhale edilen alerjenlere
karşı artmış peristaltizm ve bronkospazm ile ilişkilidir. Bununla birlikte astımdaki
bronkospazmın daha uzun sürmesi erken hipersensitivitenin bazı formlarında diğer mast
hücre mediatörlerinin etkisi olduğunu düşündürmektedir. Antihistaminiklerin astımda etkisinin
olmaması gibi…
Granül enzimler ve proteoglikanlar
Triptaz ve kimaz gibi nötrol serin proteazlar mast hücre sekretuar granüllerinde en bol
bulunan protein içeriğidir. Erken aşırı duyarlılık reaksiyonunda doku hasarına katkıda
bulunur. Triptaz mast hücresi dışında herhangi bir hücre tipinde bulunmaz. Bu nedenle
biolojik sıvılarda artışı mast hücre aktivasyon markerı olarak kabul edilir. Triptaz fibrinojeni
parçalar, kollajenazı aktive eder. Böylece doku hasarına sebep olur. Kimaz ise anjiotensin I’i
II’ye dönüştürebilir, epidermal bazal membranda parçalanır ve mukus sekresyonunu uyarır.
Diğer enzimler karboksipeptidaz A ve katepsin G dir. Eozinofil granüllerinde de bulunan
majör basic protein ve lizofosfolipaz diğerleridir. Heparin ve kondroidin sülfat içeren
proteoglikanlar hem mast hücre hem de bazofillerin majör içeriğidir. Bu yapı granül
ekzositozu sonrasında farklı oranlarda biojenik aminlerin salındığı bir yapı oluştururlar,
istirahate geçişi engeller ve erken aşırı duyarlılık reaksiyonunun kinetiğini kontrol edebilirler.
Lipid mediatörler
Major araşidonik asitten siklooksijenaz yolağıyla üretilen PGD2 dir. Düz kas hücrelerindeki
reseptörlerine bağlanarak bronkokonstrüksiyon ve vazodilatasyona neden olur. Nötrofil
kemotaksisi ve inflamatuar bölgede toplanmasını da destekler. PGD2 sentezi siklooksijenaz
inhibitörleri aspirin ve NSAİ ile önlenebilir. Bu ilaçlar araşidonik asitten lökotrien üretimine
şant nedeniyle paradoksik olarak astmatik bronkospazma neden olabilir. Diğer majör
araşidonik asid derivesi ürün lökotrienlerdir. Özellikle LTC4 ve ürünleri D4, E4. LTC4
mukozal mast hücreleri tarafından üretilir. Bu LT’ler PGD2 den farklı olarak düz kas
hücrelerinde spesifik reseptörlere bağlanarak uzamış bronkokonstrüksiyona neden olurlar.
LTC4, D4, E4 birlikte SRS-A (anaflaksinin yavaş reaksiyon veren maddesi) olarak adlandırılır
ve astmatik bronkospazmın önemli mediatörleridir. Üçüncü lipid mediatör platelet aktive edici
faktör (PAF) dır. PAF direk bronkokonstirüksiyon yapan aktiviteye sahiptir. Endotelyal
hücrelerin retraksiyonu ve vasküler düz kas relaksasyonu yapar. Bununla birlikte PAF
hidrolaz ile hızla yıkılır ve biyolojik aktivitesi kısa sürer. PAF hidrolaz konjenital eksikliği
olanlarda erken çocuklukta astım gelişir. PAF geç faz reaksiyonlarda etkili olabilir ve
inflamatuar sitokinleri aktive edebilir.
Sitokinler
Mast hücreleri allerjik inflamasyonla karekterize geç faz reaksiyonlara katkıda bulunan
sitokinler üretebilir. TNF, IL1,4,5,6,13, CCL3 (mixed lökosit göçü),CCL4 (T hücre, dendritik h,
monosit, NK göçü), IL3 gibi faklı hemotopoetik koloni uyarıcı faktörler ve GM-CSF. Mast
hücre aktivasyonu sitokin gen transkripsiyon ve sentezini indükler, fakat TNF granüllerde
depolanabilir ve FcR aktivasyonu ile salınır. Mast hücreleri ve Th2’lerden salınan bu
sitokinler geç faz reaksiyon ile ilişkili inflamasyondan sorumludur. TNF nötrofil ve monosit
göçünü sağlayan kemokinler ile birlikte adezyon moleküllerinin endotelyal ekspresyonunu
aktive eder. Allerjik inflamasyona ek olarak infeksiyonlara doğal immün yanıtlara da belirgin
katkıda bulunur. Mast hücreleri bazı bakteriyel enfeksiyonlara etkili defans için gerekmektedir
ve bu efektör fonksiyona büyük ölçüde TNF aracılık eder.
EOZİNOFİLLER
Kemik iliğinden köken alan allerjik hastalıkların pekçok patolojik sürecinde ve geç faz
reaksiyonların inflamatuar infiltratlarında bol miktarda bulunan bir granülosittir. GM-CSF, IL3
ve IL5 myeloid prekürsörden eosinofil maturasyonunu destekler. Eozinofiller periferal dokuda
vardır, özellikle solunum, GİS ve genitoüriner yolun mukoza hattında bulunur ve sayıları
inflamasyon ile artabilir. Granülleri bazik proteinler içerir.
Th2’lerden üretilen sitokinler eosinofillerin aktivasyonu ve geç-faz reaksiyondaki inflamasyon
bölgesine göçünü destekler. Hem Th2 hem de doğal lenfoid hücreler IL5’in kaynağıdır. IL5
bir potent eozinofil aktive edici sitokindir. Eozinofil granül içeriğinin salınımını ve kemik iliği
prekürsörlerinden eozinofil maturasyonunu arttırır. Geç faz reaksiyonlarda inflamasyon
bölgesine toplanmaya kemokinler ve adezyon moleküllerinin etkileşimi aracılık eder. Eselektin ve VCAM-1 eksprese eden endotelyal hücrelere bağlanır. Th2 tarafından üretilen IL4
eozinofiller için adezyon molekül ekspresyonunu arttırır. Eozinofil dokuya infiltrasyonu ve
toplanması allerjik reaksiyon bölgesindeki epitelyal hücreler tarafından üretilen kemokin
eotaksin (CCL11) bağımlıdır ve eozinofillerden eksprese edilen CCR3 kemokin reseptörüne
bağlanır. Ek olarak kompleman ürünü C5a ve lipid mediatörleri (mast hücreden üretilen PAF
ve LTB4) eozinofillerin kemoatraktanı olarak da fonksiyon görür.
Eozinofiller helmitlere toksik olan granüllerini salar ve normal dokuya zarar verir. IgG, A ve E
için spesifik Fc reseptörleri vardır. Eozinofillerin granül içeriği lizozomal hidrolazlar, majör
bazik protein, eosinofil katyonik protein ve eozinofil peroksidaz içerirler.
Aktive eozinofiller lipid mediatör PAF, prostoglandinler, LTC4, D4, E4 üretir ve salar. Bu lipid
mediatörler allerjik hastalığın patolojik sürecine katkıda bulunur. Doku hasarı ve inflamatuar
sürece katkıda bulunan sitokinler de üretebilir fakat biyolojik önemi bilinmemektedir.
Kaynaklar
1. Allergy. Abul K. Abbas, Andrew H. Lithman, Shiv Pillai. Cellular and Molecular
Immunology. Eighth edition. 2015
2. Rosenberg HF, Dyer KD, Foster PS. Eosinophils: changing perspectives in health
and disease. Nature Reviews Immunology 2013: 13; 9-22.
3. Galli SJ, Tsai M, Piliponsky AM. The development of allergic inflammation. Nature
2008: 24; 445-454.
4. Amin K. The role of mast cells in allergic inflammation. Respiratory Medicine 2012;
106: 9-14
5. Barnes PJ. Pathophysiology of allergic inflammation. Immunological Reviews 2011:
242; 31-50.
6. He S, Zhang H, Zeng X, Chen D, Yang P. Mast cells and basophils are essential for
allergies: mechanisms of allergic inflammation and a proposed procedure for
diagnosis. Acta Pharmacologica Sinica 2013; 34: 1270-1283.
7. Fulkerson PC; Rothenberg ME. Targeting eosinophils in allergy, inflammation and
beyond. Nature Rev Drug Discov 2013: 12.