ماست سل چیست؟ – به زبان ساده

سیستم ایمنی بدن از سلول‌های متفاوتی تشکیل شده است که در پاسخ به میکروب‌های بیماری‌زا (باکتری، ویروس، قارچ و انگل) و ذرات خارجی غیربیماری‌زا فعال می‌شوند. این سلول‌ها میکروب بیماری‌زا را بر اساس مولکول‌های سطحی یا سیتوپلاسمی شناسایی کرده و با مکانیسم‌های متفاوت (التهاب، فاگوسیتوز، اوپسوزیناسیون یا لیز شدن غشای سلول) از بین می‌برند. ماست سل ها سلول‌های ایمنی مستقر در بافت مخاطی پوست و مجاری بدن هستند که در پاسخ به آنتی‌ژن‌های بیماری‌زا فعال می‌شوند. در این مطلب از مجله فرادرس مورفولوژی و نقش این سلول‌ها در سیستم ایمنی انسان را توضیح می‌دهیم.

ماست سل چیست ؟

ماست سل ها یا ماستوسیت‌ها سلول‌های ایمنی هستند که از تمایز سلول‌های اجدادی میلوئیدی در مغز استخوان به وجود می‌آیند. این سلول‌ها پس از خروج از مغز استخوان وارد بافت‌های محیطی شده و در پاسخ به فاکتورهای رشد بالغ می‌شوند. ماست سل ها در بافت پیوندی سست اکثر اندام‌های بدن، مخاط لوله گوارش و مجاری تنفسی وجود دارند. در سیتوپلاسم این سلول‌های ایمنی تعداد زیادی گرانول حاوی فاکتورهای التهابی است که با همکاری مکانیسم‌های ایمنی ذاتی یا اکتسابی یا به طور مستقل ترشح شده و التهاب ایجاد می‌کنند. این سلول‌ها نقش اصلی را در ایجاد واکنش ازدیاد حساسیت نوع I دارند.

فیلم آموزش زیست شناسی ۲ – زیست پایه یازدهم در فرادرس

کلیک کنید

شکل ماست سل

ماست سل ها، گلبول‌های سفید تک‌هسته‌ای هستند. قطر این گرانولیست‌ها بین ۰٫۲ تا ۰٫۸ میکرومتر است. در سیتوپلاسم این سلول‌ها تعداد زیادی گرانول برای ذخیره هیستامین، هپارین، اینترلوکین ۴ و ۱۳ (IL3 و IL14)، فاکتور نکروز تومور آلفا ($$TNF-\alpha$$)، لوکوترین و پروستوگلاندین وجود دارد. در غشای پلاسمایی این سلول زائده‌های شبیه انگشت و گیرنده آنتی‌بادی E قرار دارد. این گیرنده‌ها به بخش Fc ایمونوگلوبین‌های E محلول در مایع میان‌بافتی متصل می‌شود.

فیلم آموزش ایمونولوژی Immunology در فرادرس

کلیک کنید

ماست سل ها (MCs) بر اساس نوع گرانول به دو دسته MC (T) و MC (TC) تقسیم می‌شوند. گرانول‌های MC (T) محل ذخیره آنزیم «تریپتاز» (Tryptase) است و بیشتر این سلول‌ها در بافت مخاطی مجاری بدن ازجمله لوله گوارش و مسیرهای تنفسی قرار دارند. اما گرانل‌های MC (TC) علاوه بر تریپتاز، آنزیم‌های «کیماز» (Chymase) و «کربوسی‌پپتیداز» (Carboxypeptidase) را ذخیره می‌کنند. بیشتر این ماست سل ها در بافت زیرمخاطی و پیوندی صلبیه چشم و پوست قرار دارند. اما تعداد کم از آن‌ها نزدیک رگ‌های خونی و لنفاوی مستقر هستند و نقش مهمی در ترمیم بافت‌های آسیب‌دیده دارند.

گرانول های ماست سل

مولکول‌های شیمیایی و آنزیم‌های ماست‌سل که در ایجاد پاسخ‌های ایمنی شرکت می‌کنند، قبل از فعال شدن این سلول‌ها و در مسیر بالغ شدن به شکل گرانول‌های سیتوپلاسمی ذخیره می‌شوند. هیستامین، سروتونین، فاکتورهای کموتاکسی و هپارین ترکیبات از پیش‌سنتز شده گرانول‌ها هستند.

• هیستامین: هیستامین پس از جدا شدن گروه کربوکسیل آمینواسید هیستامین در واکنش‌های آنزیمی تشکیل می‌شود. هیستامین با پیوند الکترواستاتیک به پروتئین اسیدی هپارین متصل شده و در سیتوپلاسم ذخیره می‌شود. این ترکیب به گیرنده‌های H2 در غشای ماهیچه صاف و H1 در غشای سلول‌های اندوتلیال مویرگ متصل می‌شود. انقباض ماهیچه در پاسخ به هیستامین سریع اما کوتاه است.
• سروتونین: سروتونین یکی دیگر از ترکیبات آمینی ماست‌سل‌ها است که به‌وسیله تغییرات آنزیمی آمینواسید تریپتوفان تشکیل می‌شود. اتصال این مولکول به گیرنده‌های 5HT در غشای ماهیچه‌های صاف و اندوتلیال مویرگ اثر مشابه هیستامین دارد.
• فاکتورهای کموتاکسی: فاکتورهای کموتاکسی مهاجرت ماکروفاژ‌ها، بازوفیل‌ها، نوتروفیل، پلاکت و لنفوسیت به بافت را افزایش می‌دهد. فاکتور کموتاکسی ائوزینوفیل (ECFs) و IL8 دو ترکیبی هستند که ائوزینوفیل‌ها و نوتروفیل‌ها را به سمت ماست‌سل فعال هدایت می‌کنند.
• هپارین: هپارین، پروستوگلاندین اسیدی است که بستر گرانول‌های سروتونین و هیستامین را می‌سازد. این ترکیب اثر ضدانعقادی دارد و مستقیم در ایجاد واکنش‌های ازدیاد حساسیت شرکت نمی‌کند.

تکامل ماستوسیت

ماست سل ها مثل بازوفیل‌ها از سلول‌های اجدادی CD34 در مغز قرمز استخوان تولید و پس از ورود به بافت‌های هدف در اثر اتصال فاکتورهای رشد به گیرنده‌های غشایی (CD117 یا c-Kit) و فعال شدن مسیرهای آنزیمی در سیتوپلاسم بالغ می‌شوند. ماست سل های بافت مختلف پروتئین‌های غشایی متفاوتی دارند. برای مثال CXCR2 پروتئین اختصاصی غشای ماست سل‌هایی است که با کموتاکسی و دنبال کردن سیتوکین‌های محلول در خون به مخاط لوله گوارش مهاجرت می‌کنند.

گیرنده های ماستوسیت

فعالیت ماست‌سل‌ها به‌وسیله گیرنده‌های تحریکی و مهاری غشای پلاسمایی کنترل می‌شود. اتصال لیگاند به گیرنده‌های آنتی‌بادی E، «تول لایک» (Toll-like Receptors | TLRs)، «فاکتور رشد سلول بنیادی» (Receptors for Stem Cell Factor | SCF)، پروتئین‌های مکمل، سیتوکین‌ها، نوروپپتیدها و مخدرها فعالیت ماست‌سل را تحریک می‌کند.

TLR یکی از گیرنده‌های اصلی تمام سلول‌های ایمنی هستند. انواع این گیرنده‌ها در غشا و سیتوپلاسم سلول‌های ایمنی پاتوژن‌های داخل سلولی (آنتی‌ژن ویروسی) و خارجی (آنتی‌ژن‌های سطحی) را شناسایی می‌کند. TLR2 در غشای ماست‌سل‌ها پاتوژن‌ها را شناسایی می‌کند. اتصال این گیرنده‌ها سنتز سیتوکین‌ها و فاکتورهای کموتاکسی را افزایش می‌دهد.

پروتئین CD88 گیرنده دیگر ماست‌سل‌ها است که به فاکتورهای التهابی سیستم کمپلمان (C5a و C3a) متصل می‌شود. فاکتور رشد سلول بنیادی یکی از پیام‌های تولید سلول‌های خونی است. این پروتئین به گیرنده فاکتور رشد سلول بنیادی، CD117 یا گیرنده c-Kit در غشای ماستوسیت متصل می‌شود.

گیرنده‌های مخدر (درد) غشای ماست‌سل از انواع گیرنده‌های مو و همراه پروتئین G است. این گیرنده‌ها از یک زنجیره پلی‌پپتیدی تشکیل شده‌اند که هفت توالی هیدروفوب آن‌ها از عرض غشا عبور می‌کند. انتهای N آن خارج از سلول و انتهای آن در سیتوپلاسم قرار دارد. با اتصال مخدرها (برای مثال کدئین) به این گیرنده، پروتئین G فعال شده و آنزیم آدنیلات سیکلاز غشایی غیرفعال می‌شود. در نتیجه غلظت cAMP کاهش یافته و پتاسیم از سلول خارج می‌شود. تغییر پتانسیل الکتریکی ماست‌سل با فعال شدن این سلول همراه است.

گیرنده های مهاری ماستوسیت

گیرنده‌های مهاری این سلول‌های ایمنی نقش مهمی در تنظیم پاسخ ایمنی و پیشگیری از بیماری‌های خودایمنی دارد. در بخش سیتوزولی تمام این گیرنده‌ها یک «موتیف مهاری تیروزین» (Immunoreceptor Tyrosine-based Inhibitory Motif | ITIM) وجود دارد که پس از فسفوریلاسیون به پروتئین فسفاتازها (SHP-1) و لیپیدفسفازهای (SHIP1 و SHIP2) سلولی متصل می‌شوند. لیپید فسفاتازها با هیدرولیز یکی از گروه‌های فسفات PIP3 فعال شدن ماستوسیت را مهار می‌کنند.

گیرنده ایمونوگلوبین G، «لکتین شبیه ایمونوگلوبین اتصالی به سیالیک اسید» (Sialic Acid-binding Immunoglobulin-like Lectin | Siglec)، TLR4 و گیرنده آدرنرژیک بتا ۲، گیرنده‌های مهاری غشای ماست‌سل هستند. گیرنده‌های Siglect پروتئین‌های عرض غشایی هستند که به گلیکوپروتئین‌ها و گلیکولیپیدهایی با قند سیالیک‌اسید متصل می‌شوند. Siglect8 گیرنده مهاری ماست‌سل‌ها است که در بخش سیتوپلاسمی آن‌ها یک موتیف تیروزین وجود دارد. اتصال لیگاند به این گیرنده‌ها با فسفوریلاسیون‌های آبشاری به‌وسیله آنزیم‌های کیناز و غیرفعال شدن ماست‌سل همراه است.

فعال شدن ماست سل

گیرنده‌های متفاوتی در غشای ماست‌سل‌ها وجود دارد که تکثیر، مهاجرت و فعال شدن این سلول‌ها را کنترل می‌کند. اما $$Fc\epsilon RI$$ و c-Kit مهم‌ترین گیرنده‌ها هستند. گیرنده‌های $$Fc\epsilon RI$$ به IgE متصل می‌شوند. اتصال آلرژن به دو IgE روی گیرنده‌های $$Fc\epsilon RI$$ سبب آزاد شدن گرانول‌های سیتوپلاسمی به مایع میان‌بافتی می‌شود. به علاوه اتصال ایمونوگلوبین بدون آنتی‌ژن به این گیرنده‌ها آزاد شدن فاکتورهای کموتاکسی و فراخوانی ماست‌سل‌های بیشتر به بافت را تحریک می‌کند. اتصال فاکتور رشد سلول بنیادی به گیرنده‌های c-Kit علاوه بر تحریک رشد و تمایز سلول آزاد شدن گرانول‌ها و ایجاد پاسخ ایمنی را تحریک می‌کند.

فیلم آموزش ایمونولوژی Immunology در فرادرس

کلیک کنید

گیرنده $$Fc\epsilon RI$$ از سه زیرواحد آلفا، بتا و گاما تشکیل شده است. زیرواحد آلفا دومین خارج سلولی و جایگاه اتصال IgE است. زیرواحد بتا از چهار بخش عرض غشایی با آمینواسیدهای هیدروفوب تشکیل می‌شود. این بخش در افزایش پیام لیگاند نقش دارد. زیرواحد گاما از دو دومین یکسان تشکیل شده که با پیوندهای دی‌سولفیدی به هم متصل می‌شوند و نقش اصلی در انتقال پیام آلرژن به مولکول‌های سیتوپلاسم دارد.

انتقال پیام در سلول با فسفوریلاسیون موتیف فعالسازی رسپتور ایمونوگلوبین در زیرواحدهای بتا و گاما به‌وسیله تیروزین کینازهای خانواده Src و در مرحله بعد فعال شدن تیروزین کیناز Sky انجام می‌شود. این کیناز دو آنزیم فسفولیپاز ($$PLC\gamma$$) و فسفواینوزیتید ۳-کیناز (PI3K)، آزاد شدن گرانول‌ها از ماست‌سل را تحریک می‌کنند.

• $$PLC\gamma$$: این آنزیم لیپیدهای فسفواینوزیتید ۴ و ۵- بیس فسفات (PIP3) در غشا را به مولکول‌های اینوزیتول تری‌فسفات (IP3) و دی‌آسیل گلیسرول (DAG) هیدرولیز می‌کند. IP3 آزاد شدن یون کلسیم از شبکه اندوپلاسمی صاف را تحریک و DAG کیناز C را فعال می‌کند. افزایش غلظت یون کلسیم در سیتوپلاسم سبب اتصال پروتئین‌های اگزوسیتوزی به غشا و ترشح ترکیبات گرانولی می‌شود.
• PI3K: این کیناز یک فسفات به لیپیدهای فسفواینوزیتول ۴ و ۵- بیس فسفات اضافه می‌کند. این فسفات جایگاه اتصال پروتئین‌های داخل سلولی برای افزایش پیام و کنترل مسیر $$PLC\gamma$$ است.

هیستامین این گرانول‌ها با اتصال به گیرنده‌های ماهیچه صاف مجاری تنفسی انقباض این ماهیچه‌ها را تحریک می‌کند، با اتصال به گیرنده سلول‌های اندوتلیال نفوذپذیری مویرگ‌ها را افزایش می‌دهد و کموتاکسی و انتقال لوکوسیت‌ها به بافت آلوده یا آسیب‌دیده را تحریک می‌کند. پروستوگلاندین و لوکوترین‌های آزاد شده از ماست سل فعال پاسخ التهابی را افزایش می‌دهد. سیتوکین آزاد شده از ماست سل فعال علاوه بر لوکوسیت‌های سیستم ایمنی روی بافت‌ها اطراف اثر دارد. این سیتوکین‌ها با افزایش ترشح مخاط و حرکات دودی لوله گوارش به دور شدن باکتری از بخش‌های داخلی و حرکت آن به مجراهای خارجی (دهان، بینی و مقعد) کمک می‌کند.

MC (TC) در پاسخ به مولکول‌های آزادشده از بافت‌های آسیب‌دیده (بدون تحریک IgG غشایی) فعال می‌شوند و پروستوگلاندین، لوکوترین و فاکتور فعال‌کننده پلاکت شروع مکانیسم‌های ترمیم بافت را تحریک می‌کنند. در مرحله بعدی فعالسازی رونویسی و بیان ژن‌های هپارین و تریپتاز در این سلول‌ها افزایش می‌یابد. این مولکول‌ها جریان خون به بافت، خروج سلول‌های ایمنی از خون و سرعت ترمیم بافت را افزایش می‌دهند.

نقش ماستوسیت در فیزیولوژی بدن

ماست‌سل‌ها علاوه بر ایمنی‌زایی به هموستازی و رگ‌زایی بافت‌ها کمک می‌کنند. این سلول‌ها با ترشح فاکتورهای رشد VGEF، bFGF، $$TGF\beta$$، $$TNF\alpha$$ و IL-8 رگ‌زایی بافت آسیب‌دیده را تحریک می‌کند. ماست‌سل‌ها اولین سلول‌های ایمنی خط دفاعی بدن در برابر پاتوژن‌ها هستند که با فراخواندن سلول‌های ایمنی دیگر از گسترش پاتوژن در بدن جلوگیری می‌کنند. این سلول‌ها در مخاط لوله گوارش با از بین بردن پاتوژن‌ها به حفظ باکتری‌های مفید بدن کمک می‌کنند.

فیلم آموزش ایمونولوژی Immunology در فرادرس

کلیک کنید

نقش ماست سل در واکنش ازدیاد حساسیت تیپ یک

واکنش‌های ازدیاد حساسیت یا آلرژی در شرایطی ایجاد می‌شود که سیستم ایمنی بدن پاسخ زیادی در برابر پاتوژن ایجاد می‌کند و این پاسخ آسیب بافت‌های سالم را به دنبال دارد. این واکنش‌ها از چهار مکانیسم متفاوت و به دلیل افزایش ترشح آنتی‌بادی از سلول‌های B (انواع I-III) یا افزایش ترشح سیتوکین‌ها در ایمنی سلولی (نوع IV) ایجاد می‌شوند. آلرژن ترکیبات غیربیماری‌زایی (ذرات گرد و غبار، مولکول‌های مواد غذایی، گره گل و موی حیوانات) هستند که سیستم ایمنی بدن و ایجاد پاسخ ازدیاد حساسیت را تحریک می‌کنند.

واکنش ازدیاد حساسیت I بیشتر در در پاسخ به آلرژن‌های تنفسی مثل گره گل‌ها ایجاد می‌شود. سلول‌های T کمک‌کننده (Th2) آنتی‌ژن که برای بار اول وارد بدن شده است را شناسایی می‌کنند. اتصال آلرژن به گیرنده این سلول‌ها رونویسی و بیان ژن‌های IL4، IL5 و IL13 را افزایش می‌دهد. تعادل بین ترشح سیتوکین از Th1 (مهار سنتز IgE) و Th2 در افرادی که آلرژی ندارند به شدت تنظیم می‌شود. اما تکرار زیاد ورود آلرژن به بدن این تعادل را به‌هم زده و تولید سیتوکین‌های Th2 را افزایش می‌دهد.

این سیتوکین‌ها پس از اتصال به سلول B، نوترکیبی آنتی‌بادی و تولید IgE بیشتر را تحریک می‌کنند. این آنتی‌بادی به گیرنده $$Fc\epsilon R I$$ در غشای ماست سل های بافتی متصل و این سلول‌های ایمنی نسبت به آلرژن حساس می‌شوند. در برخورد دوم سیستم ایمنی با آلرژن‌ها IgGهای آماده در غشای ماست سل وجود دارد و پاسخ سریع‌تر ایجاد می‌شود. تغییر گیرنده ماست‌سل پس از اتصال به آلرژن کاهشcAMP و غلظت یون کلسیم در سیتوپلاسم می‌شود. آزاد شدن گرانول‌های این سلول‌های ایمنی با مهاجرت لوکوسیت‌ها به بافت، افزایش نفوپذیری مویرگ‌ها و انقباض سریع ماهیچه‌های صاف مسیر تنفسی چند اتفاق همراه است. به علاوه مولکول‌های سنتزشده در اثر آزاد شدن سیتوکین‌های ماست‌سل و بافت آسیب‌دیده، تغییرات بافتی و سیستمی ایجاد می‌کنند.

• لوکوترین: لوکوترین‌ها (LTB4، LTC4، LTD4 و LTE4) پپتیدهای کوچک مسیر متابولیکی آراشیدونیک اسید هستند که اثر آن‌ها بر ماهیچه منجر به انقباض طولانی این بافت می‌شود. این ترکیب دلیل اصلی بیماری آسم مقاوم به آنتی‌هیستامین هستند.
• فاکتور فعال‌کننده پلاکت: فاکتور فعال‌کننده پلاکت مهاجرت و رسوب پلاکت‌ها در بافت، انقباض ماهیچه‌های مسیر تنفسی و نفوذپذیری مویرگ را افزایش می‌دهد.غلظت بسیار کم این پروتئین در خون با ایجاد علائم شوک همراه است.
• ترومبوکسان و پروستوگلاندین: آراشیدونیک‌اسید یکی از اسیدهای چرب غیراشباع (۲۰ کربنه) در غشای بافت‌های مختلف بدن است. از اکسید شدن این اسید به‌وسیله آنزیم سیکلواوکسیژناز لیپیدهای پروتستوگلاندین و ترومبوکسان تشکیل می‌شود. این لیپیدها انقباض ماهیچه صاف مسیر تنفسی، نفوذپذیری مویرگ، مهاجرت گلبول‌های سفید و تب را القا می‌کنند.

در مرحله بعد (حدود ۴۸ ساعت پس از شروع واکنش) فعالیت لوکوسیت‌های تجمع‌یافته در بافت به ویژه ائوزینوفیل و نوتروفیل‌های واکنش‌های تاخیری ازدیاد حساسیت تیپ I را ایجاد می‌کند. در غشای پلاسمایی ائوزینوفیل گیرنده Fc آنتی‌بادی‌های E و G وجود دارد.

اتصال آلرژن یا آنتی‌ژن (انگلی) به این گیرنده با فعال شدن ائوزینوفیل و آزاد شدن گرانول‌های لوکوترین، PAF، «پروتئین بازی ویژه» (Major Basic Protein | MBP) و «پروتئین کاتیونی ائوزینوفیل» (Eosinophilic Cationic Protein | ECP) این سلول‌های ایمنی همراه است. MBP پروتئین آنتی‌انگلی است که به سلول‌های اپیتلیوم مسیرهای تنفسی نیز آسیب می‌زند و ECP پروتئین از بین‌برنده کرم‌ها است که ممکن است به سیستم عصبی انسان هم آسیب بزند. گیرنده Fc آنتی‌بادی در غشای نوتروفیل‌ها به آنتی‌بادی‌های g متصل شده و کمپلکس آنتی‌ژن-آنتی‌بادی را فاگوسیتوز می‌کند. به علاوه آزادشدن گرانول‌های آنزیم هیدرولازی و سیتوکین‌ها آسیب بافتی را افزایش می‌دهد.

سوالات متداول

در این بخش از مطلب مجله فرادرس تعدادی از سوالات متداول پیرامون ماست‌سل‌ها را پاسخ می‌دهیم.

تفاوت ماست سل و بازوفیل چیست؟

ماست‌سل و بازوفیل دو گرانولوسیتی هستند که در واکنش‌های آلرژی بدن شرکت می‌کنند. گرانول‌های هیستامین این دو سلول ایمنی پس از اتصال آنتی‌ژن به گیرنده‌های آنتی‌بادی E فعال می‌شوند. اما تعداد گرانول‌های بازوفیل بسیار کمتر از گرانول‌‌های ماستوسیت است. بازوفیل برخلاف ماست‌سل هسته چندبخشی دارد، در مغز استخوان بالغ می‌شود. بازوفیل همراه دیگر لوکوسیت‌ها در شرایط عادی بدن (بدون عفونت بافتی) در خون قرار دارد و طول عمر آن بسیار کمتر از ماست‌سل (چند ماه) است. زائد انگشتی غشای ماست‌سل‌ها در بازوفیل‌ها وجود ندارد.

سندروم فعال سازی ماست سل چیست؟

در سندروم فعالسازی ماست‌سل این سلول‌ها به دفعات و در فاصله زمانی کوتاه تحریک شده و واکنش‌های آلرژی ایجاد می‌کنند. مزمن شدن واکنش‌های التهاب و فعال شدن سیستم ایمنی به دلیل آزاد شدن گرانول‌های ماست‌سل به بافت و فعالیت لوله گوارش، سیستم تنفسی، قلب و سیستم عصبی آسیب می‌زند. این بیماری معمولا با درد ناگهانی، اسهال، کاهش فشار خون، کاهش ضربان قلب، خارش پوست و سرفه همراه است.