Leucocitele sau celulele albe ale sângelui periferic sunt unitățile mobile ale sistemului de apărare al organismului. Se formează atât în măduva osoasă hematogenă unde rezultă din celulele stem hematopoietice granulocitele, monocitele și o parte din limfocite și parțial în țesutul limfatic unde rezultă limfocitele și plasmocitele. După ce se formează, leucocitele sunt transportate pe cale sangvină în regiunile organismului unde acțiunea lor este necesară.

Șase tipuri de leucocite sunt prezente în sânge în mod normal și anume: polimorfonuclearele neutrofile, polimorfonuclearele eozinofile, polimorfonuclearele bazofile, monocitele, limfocitele și plasmocitele derivate din limfocitele B. Primele trei tipuri de celule, cele polimorfonucleare au un aspect granular și sunt numite și granulocite sau, polimorfonucleare datorită nucleilor polilobulați sau multipli.

Fagocitoza este principalul mecanism prin care leucocitele protejează organismul împotriva microorganismelor antigenice.

Polimorfonuclearele

Se mai numesc și granulocite și sunt o categorie a leucocitelor care cuprinde neutrofilele, eozinofilele și bazofilele. Restul leucocitelor, reprezentate de limfocite și monocite se numesc mononucleare. Polimorfonuclearele sau granulocitele alcătuiesc sistemul fagocitar polimorfonuclear având rol în eliminarea microorganismelor antigenice cu localizare extracelulară. Sistemul fagocitar polimorfonuclear se mai numește și sistem fagocitar microfagic, funcția lui suprapunându-se parțial cu cea a sistemului fagocitar macrofagic, care este capabil să lupte și asupra antigenelor situate intracelular. Polimorfonuclearele sunt astfel celule fagocitare profesionale de tip microfag.

Au o durată de viață scurtă, de câteva zeci de ore însă sunt în număr constant în sângele circulant deoarece producția medulară de leucocite este constantă. Un om obișnuit are în mod normal în sânge între 5.000 și 8.000 sau chiar 10.000 de leucocite. Formula leucocitară este o analiză de laborator care împarte leucocitele în subcategorii și evidențiază în ce procent din total este reprezentată fiecare categorie. O formulă leucocitară normală arată în felul următor:
- Neutrofile 2.000- 8.000/ milimetru cub sau 54- 62% din totalul leucocitelor din sângele circulant
- Eozinofile 0- 700/ milimetru cub sau 0-7% din leucocite
- Bazofile 0- 200/ milimetru cub sau 0- 2% din leucocite
- Limfocite 1.000- 4.000/ milimetru cub sau 20 -55% din leucocite
- Monocite 0- 1.000/ milimetru cub sau 0-15% din leucocite

Numărul polimorfonuclearelor din sânge este un indicator al stării de apărare a organismului. Când numărul lor crește înseamnă că organismul se luptă cu un proces infecțios dar creșterea este și un indiciu bun, deoarece înseamnă că măduva este capabilă să mobilizeze suficiente celule de apărare imună care să lupte cu infecția. În momentul când concentrația polimorfonuclearelor din sânge este scăzută, prognosticul este în general nefavorabil, deoarece acest lucru poate indica incapacitatea organismului de a lupta cu infecția.

Leucocitoza

Reprezintă creșterea numărului de leucocite prin creșterea producției leucocitare în măduva osoasă și creșterea descărcării acestora în sângele circulant. În leucocitoza care apare în inflamațiile acute cresc în general polimorfonuclearele cu predominanța creșterii neutrofilelor (neutrocitoză), polimorfonuclearele putând ajunge chiar și la 50.000 pe milimetru cub de sânge (polinucleoză). Cazurile în care cresc leucocitele sunt determinate de: septicemii, pneumonii, abcese piogene, flegmoane, apendicite (forme ușoare – 10.000- 15 000 de leucocite, forme severe cu peritonită - 50.000 de leucocite), reumatism, distrugeri tisulare (infarct miocardic, arterită obliterantă, infarct splenic sau mezenteric etc.) În infecțiile amigdaliene (faringită acută streptococică, herpangină, mononucleoză infecțioasă etc), dentare (gingivite, carii dentare) și în infecțiile de tract urinar creșterea este moderată. Și în neoplazii apar creșteri ale leucocitelor, determinate de moartea celulelor maligne cu necroza țesutului tumoral în momentul în care tumora este de mari proporții.

Cel mai frecvent polimorfonuclearele cresc atunci infecția are localizare periferică apărând atât o hiperfuncție medulară cu producere în exces de leucocite cât și o descărcare crescută a leucocitelor din depozite. Creșterea datorată hiperfuncției medulare se face pe seama leucocitelor imature, tinere, nesegmentate. Pentru fiecare neutrofil matur circulant descărcat din depozitele medulare, din măduva osoasă rezultă și 50 -100 neutrofile imature care ajung în sângele periferic urmând să se matureze și să se activeze ulterior, ca urmare a mediatorilor descărcați în procesul de inflamație.

Predominanța elementelor tinere în sângele periferic se numește deplasare către stânga a formulei leucocitare. Acesta este un semn al hiperfuncției medulare cu producere în exces de elemente celulare imature și inactive.

În infecțiile cronice, numărul de neutrofile este redus, leucocitoza menținându-se pe baza creșterii treptate a limfocitelor circulante producătoare de anticorpi, pe măsură ce neutrofilele se reduc ca număr.

Leucocitoza cu creșterea numărului de eozinofile apare în bolile alergice (șoc anafilactic, astm bronșic alergic, eczeme cutanate, rinite alergice) și parazitare (în special paraziți intestinali). Leucocitoza cu predominența elementelor tinere și deplasare către stânga a formulei leucocitare apare în leucemii.

Leucopenia

Reprezintă scăderea numărului de leucocite din sângele periferic și apare atunci când măduva osoasă hematogenă produce un număr foarte mic de leucocite. Astfel, imunitatea organismului este compromisă, nemaiputând-use realiza apărarea împotriva agenților patogeni.

Organismul uman nu este steril ci dimpotrivă, colonizarea mucoaselor cu bacterii saprofite (nepatogene pentru organism în condiții normale) este obișnuită. Cavitatea bucală conține pneumococi, streptococi și spirochete iar tractul gastro-intestinal este colonizat cu bacili colonici precum E-Colli și bifidobacterii. Există bacterii permanent și pe suprafețele oculare, în uretră și în vagin. Când numărul de leucocite scade, are loc invazia țesuturilor adiacente de către bacteriile saprofite care se transformă în bacterii parazite cu efect patogen asupra organismului. Se produc astfel ulcerații bucale, colonice, infecții vaginale frecvente cu Candida Albicans sau infecții respiratorii severe. Bacteriile pătrund rapid în circulația sistemică și decesul va surveni în mai puțin de o săptămână de la instalarea leucompeniei acute, în cazul în care nu se efectuează un tratament corespunzător.

Iradierea organismului cu raze gamma sau raze X, drogurile și substanțele chimice care conțin hidrocarburi aromatice precum benzenul și antracenul, cloramfenicolul (antibiotic), thiouracilul (medicament pentru tratamentul crizei tireotoxice), hipnoticele și barbituricele pot produce leucopenie ocazională și se va declanșa astfel o cascadă infecțioasă.

Dacă măduva osoasă este moderat afectată de iradiere, unele celule stem, mieloblaștii și hematocitoblaștii pot rămâne intacți și sunt capabili să regenereze măduva. După tratament cu transfuzii și antibiotice pentru combaterea infecției se va produce măduvă o soasă nouă și concentrația leucocitelor va reveni la normal după câteva săptămâni.

Leucopenia caracterizează și: infecția gripală, febra tifoidă sau infecțiile grave în care capacitatea de apărare a organismului a fost paralizată din cauza suprasolicitării producerii de elemente figurate în cadrul măduvei osoase hematogene.

Agranulocitoza este un caz extrem de leucopenie, în care măduva osoasă nu mai poate produce leucocite datorită unui fenomen denumit aplazie medulară. În acest moment, numărul de polimorfonucleare poate scădea la sub 200 pe milimetru cub de sânge uneori chiar la zero elemente leucocitare pe milimetru cub. Cele mai frecvente cauze ale aplaziei sunt toxice sau infecțioase și datorate în principal expunerii la hidrocarburile aromatice din pesticide, droguri ilegale și cloramfenicol, antibiotic retras de pe piață în unele țări și folosit în alte țări doar în cazul în care nu există alternativă.

Leucemiile

Mutația neoplazică a unei celule stem din măduva hematogenă poate determina producerea necontrolată de leucocite. Apare astfel leucemia caracterizată prin creșterea anormală de leucocite din sângele circulant.

Leucemiile pot fi de două felulri: limfocitare și mielocitare.
Leucemiile limfocitare sunt determinate de producția de celule limfoide neoplazice în exces. Producția începe de obicei în ganglionii limfatici și se răspândește ulterior în alte zone ale organismului

Leucemia mielocitară este cauzată de producția neoplazică în măduva osoasă a unor celule tinere mielogene care se răspândesc în organism și determină producția de leucocite și în celelalte celule extramedulare precum ganglioni limfatici, splină și ficat.

Procesul neoplazic din leucemia mielocitară produce celule leucocitare cu forme bizare și nediferențiate care nu pot fi încadrate în niciuna dintre categoriile normale de leucocite. Cu cât celulele sunt mai nediferențiate cu atât leucemia este mai acută și conduce la deces în câteva luni în lipsa tratamentului. Când celulele au grad mai mare de diferențiere leucemia este cronică și se poate dezvolta lent, în 10- 20 de ani. Celulele leucemice nu pot asigura protecție împotriva infecțiilor fiind tinere și nefuncționale.

Proliferarea elementelor celulare tinere, nediferențiate în leucemie va determina invazia oaselor din vecinătate rezultând durere, incapacitate funcțională și ulterior fracturi spontane.

Leucemiile diseminează în splină, ganglioni limfatici, ficat și alte zone vascularizate, indiferent dacă originea lor este în măduva hematogenă sau în ganglioni. Efectele leucemiei sunt: infecțiile, anemia severă și tendința la sângerare cauzată de producția scăzută de tromobocite, efecte care au loc datorită înlocuirii măduvei osoase normale și a celulelor limfoide capabile să apere organismul cu celule leucemice nediferențiate și nefuncționale.

În leucemie rezervele metabolice ale organismului sunt utilizate în exces de către celulele neoplazice deoarece producția de celule leucemice este foarte rapidă și în cantitate mare și necesită mulți aminoacizi specifici, factori nutritivi și vitamine care sunt preluate din rezervele organismului. Prin urmare sursele de energie ale bolnavului sunt rapid utilizate și proteinele tisulare normale din organism se degradează datorită preluării aminoacizilor esențiali în producția de celule leucemice. Prin urmare pe măsură ce țesuturile invadate de celulele leucemice se dezvoltă în exces, celelalte țesuturi vor fi foarte slăbite, iar dacă epuizarea metabolică este constantă și continuă timp îndelungat, ea poate cauza decesul organismului afectat.

Neutrofilele

Sunt polimorfonuclearele care predomină în procesul de inflamație acută fiind cele care determină leucocitoza care apare în faza acută a unei infecții. Se numesc și celule granulare deoarece au în citoplasmă granulații fine care se colorează cu coloranți neutri. Nucleul lor este multilobat și de aici denumirea de polimorfonucleare.

Formarea neutrofilelor

2/3 din leucocitele circulante care provin din măduva osoasă hematogenă sunt neutrofile. Primul precursor al seriei neutrofilelor este mieloblastul care are dimensiune dublă față de neutrofilul matur. Următorul precursor este promielocitul care este de 2, 5 ori mai mare decât neutrofilul matur fiind cel mai mare dintre precursori. Granulațiile primare azurofile specifice neutrofilelor se maturează din cisternele Golgi ale promielocitului. Caracterul azurofil sau ușor bazic al granulațiilor este dat de faptul că se colorează albastru cu colorantul Wright. Odată cu diviziunea promielocitului încetează producerea granulelor și ele se distribuie în citoplasma celulelor fiice.

Din diviziunea promielocitului rezultă mielocitul care are aceleași dimensiuni ca și mieloblastul. Granulațiile secundare sunt specifice pentru mielocit. Aceste granulații sunt specifice pentru neutrofile.

Granulațiile primare conțin mieloperoxidază, hidrolaze acide și substanțe bactericide precum lactoferina și lizozimul. Granulațiile secundare sunt mai mici și mai puțin dense și nu conțin mieloperoxidază dar au în structura lor fosfatază alcalină și lizozim.

Din maturarea mielocitului rezultă neutrofilul. Această maturare nu se face cu diviziune celulară, ci se realizează prin diferențierea și maturarea componentelor mielocitului care ajung la structura și morfologia matură a neutrofilului. Neutrofilul matur conține microfilamente de actină și miozină adiacente membranei plasmatice care se contractă și facilitează procesul de locomoție și diapedeză al neutrofilelor. Neutrofilul nu are nucleol și cromatina sa este segmentată, fapt pentru care el nu se divide.

După ce neutrofilul se maturează, gradul de plasticitate al membranei sale va crește, deoarece sarcina negativă de pe suprafața membranei plasmatice scade. 90% dintre neutrofilele care s-au maturat se depozitează în măduva osoasă. În momentul în care se produce procesul inflamator, majoritatea ajung în circulația sistemică.

Funcțiile neutrofilelor

1. Sunt primele care ajung în zona lezată în cadrul procesului inflamator. Chemotaxia este mecanismul prin care ele sunt direcționate către procesul lezional, iar deplasarea neutrofilelor se face prin diapedeză.

2. Fagocitoza este principala funcție a neutrofilelor întrucât ele înglobează bacteriile în vezicula de fagocitoză supunându-le apoi acțiunii enzimelor litice lizozomale. Vor fagocita cantități de bacterii mult mai mici decât macrofagele, pot îngloba particule bacteriene de dimensiuni reduse și nu pot fagocita virusuri și paraziți, acestea fiind fagocitate de către macrofage care au capacitate mai mare de liză.

Eozinofilele

Reprezintă aproximativ 2% din totalul leucocitelor fiind fagocite slabe care manifestă chemotactism însă, spre deosebire de neutrofile ele nu oferă protecție împotriva infecțiilor obișnuite cu care se luptă organismul. Ca structură, nucleul lor este bilobat sau „în desagă” și se colorează portocaliu în colorația Romanofsky, având granulații acidofile.

Apar în număr foarte crescut în infecțiile parazitare migrând către țesuturile infectate cu paraziți. Deși majoritatea paraziților au dimensiuni foarte mari, neputând fi fagocitați nici de eozinofile nici de celelalte fagocite, eozinofilele se prind pe suprafața lor prin molecule de suprafață speciale și eliberează substanțe litice capabile să distrugă foarte multe categorii de paraziți. De exemplu, în schistosomiază, o parazitoză frecventă în țările tropicale și subdezvoltate eozinofilele se leagă de formele tinere ale parazitului și le distrug în mare majoritate. Distrugerea se face prin eliberarea din granulele eozinofilelor care conțin lizozomi a unor enzime hidrolitice, prin eliberarea unor forme foarte reactive de oxigen, și anume peroxizi care sunt letali pentru paraziți și prin eliberarea din granule a unui polipeptid cu specificitate foarte mare pentru larvele de parazit pe care le distruge, numit proteină bazică majoră.

În cazul altei parazitoze numită trichineloză, care apare prin invazia mușchilor striați de către parazitul Trhichinella după consumul de carne de porc infestată și insuficient preparată termic eozinofilele cresc foarte mult ca număr și distrug larvele prin enzimele litice lizozomale.

Alt rol al eozinofilelor este acela de a se acumula în țesuturile în care apar reacțiile alergice precum țesuturile peribronșice din plămânii persoanelor care suferă de astm bronțic sau subcutanat, după o reacție alergică tegumentară. Eozinofilele au în granulațiile lor substanțe ce mediază procesul de anafilaxie precum histamină, heparină și SRS-A (Slow releasing substance of anaphylaxis) precum și leucotrienele C4, D4 și E4 care rezultă din degradarea acidului arahidonic pe calea lipooxigenazei.

În alergii se dezvoltă hipersensibilitatea de tip I și anume hipersensibilitatea imediată mediată de imunoglobulina E, și în momentul când se eliberează histamină împreună cu alte substanțe vasoactive din granulele bazofilelor se va produce chemotactismul eozinofilelor care vor migra către țesuturile fcu inflamație alergică. Dacă eozinofilele nu pot împiedica extinderea excesivă a procesului inflamator se va produce șocul anafilactic care necesită intervenție rapidă în camera de urgențe cu adrenalină și hemisuccinat de hidrocortizon intravenos.

Bazofilele

Bazofilele circulante mobile sunt similare ca structură și funcții mastocitelor staționare aflate în țesuturi. Atât mastocitele, cât și bazofilele eliberează bradikinină și serotonină din granulațiile lor care sunt bazofile (albastre) în colorația Wright. Joacă unr rol important în anumite categorii de reacții alergice determinate de imunoglobulina E care are proprietatea de a se atașa de mastocite și bazofile. Când un antigen specific anticorpului IgE reacționează cu IgE, se va produce legarea antigen-anticorp care va determina distrugerea mastocitelor sau bazofilelor și eliberarea de histamină, bradikinină, serotonină, heparină, substanță lent reactivă a anafilaxiei și enzime lizozomale. Rezultă astfel reacții vasculare și tisulare locale care determină o mare parte dintre reacțiile alergice, bazofilele având rol atât în hipersensibilitatea de tip I sau imediată mediată de IgE, cât și în hipersensibilitatea de tip IV sau întârziată precum dermatita de contact.

Sistemele bactericide ale polimorfonuclearelor

După ce un polimorfonuclear fagocitează un microorganism în vezicula de fagocitoză, sunt activate mecanismele responsabile de liza celulei ingerate. Aceste mecanisme sunt reprezentate de sistemul bactericid independent de oxigen și sistemul bactericid dependent de oxigen.

Sistemul bactericid independent de oxigen

Cuprinde ca enzime proteazele acide, proteazele neutre și lizozimul. Lor li se adaugă mediul acid existent în vezicula de fagocitoză și lipsa substanțelor nutritive, condiții incompatibile cu viața bacteriei ingerate. Mediul acid al vacuolei de fagocitoză are efect bactericid datorită metabolizării anaerobe a glucozei cu producere de acid lactic. Ca rezultat, pH-ul va scădea în câteva minute și celula bacteriană va fi distrusă.

Granulațiile neutrofilelor conțin proteine bazice bogate în lizină denumite fagocitine. Acestea au activitate litică.

Proteazele neutre sunt enzime care se găsesc tot în granulațiile neutrofilelor și au un pH optim al activității cu valoarea 7. Elastaza aparține acestei categorii și este o enzimă care clivează proteine ale țesutului conjunctiv precum colagen, reticulină, elastină dar și fibrinogen.

Hidrolazele acide sunt reprezentate de catepsinele B, D și E și sunt situate în granulațiile azurofile realizând digestia finală a proteinelor.

Lizozimul este o enzimă bactericidă localizată în granulațiile primare și secundare ale neutrofilelor. Ca structură este o muraminidază cationică ce atacă mureina, proteină din alcătuirea peretelui bacterian care reprezintă structura de rezistență a peretelui celular. După distrugerea mureinei celula bacteriană se lizează deoarece nu mai este protejată osmotic. Pe lângă acest efect bactericid, lizozimul are și un efect bacteriostatic deoarece perturbă procesele de oxido-reducere bacteriană și blochează procesele de creștere și diviziune.

Lactoferina este o enzimă bazică, funcționând la un pH de 8, 7 având funcția de sechestrare a fierului, prin urmare inhibă activitățile vitale bacteriene dependente de ionul de fier. Are efect bacteriostatic.

Defensinele sunt enzime proteice cu greutate moleculară mică bogate în cisteină care formează 30 -50 % din structura granulațiilor azurofile ale polimorfonuclearelor. Au spectru larg de acțiune fiind linie de apărare împotriva bacteriilor gram pozitive, gram negative, fungi, celule maligne, virusuri. Acționează prin formarea de canale în membrana acestor microorganisme.

Oxidul nitric rezultă în urma acțiunii oxid-sintetazei ce se formează în urma dezaminării aminoacidului L-arginină. Acționează asupra agenților patogeni intracelulari, însă spectrul său de acțiune este larg cuprinzând apărarea împotriva: Mycobacterium Tuberculosis, Leishmania, Toxoplasma gondii, Mycobacterium Leprae și Chlamydia Trachomatis.

Sistemul bactericid dependent de oxigen

Este esențial pentru funcționarea polimorfonuclearelor. Intensificarea bruscă a respirației celulare se produce în neutrofil imediat după ce acesta a ingerat o bacterie. Metabolismul oxidativ mitocondrial este mult intensificat și o parte din oxigen este folosit pentru producerea radicalilor liberi de oxigen, toxici pentru microorganismul fagocitat în vezicula de fagocitoză. Prin acceptarea unui electron, ionul de oxigen fie se transformă în anionul superoxid, fie în radical peroxi (OH) . Acești doi radicali ai oxigenului acționează într-o reacție de dismutație în care unul se reduce și celălalt se oxidează și rezultă oxigen și peroxid de hidrogen (apă oxigenată) care sunt toxici. O enzimă toxică ce acționează pe cale aerobă este mieloperoxidaza lizozomală care are efect litic asupra bacteriilor, fungilor, protozoarelor, helminților, celulelor normale și celulelor maligne.

Deficitele sistemului fagocitar polimorfonuclear

În momentul în care polimorfonuclearele sunt incapabile să participe în reacția imună, rezistența organismului contra infecțiilor este mult scăzută.

Neutropeniile sunt cele mai frecvente deficite ale sistemului polimorfonuclear. Când acestea scad sub 1000 pe milimetru cub de sânge riscul de infecții crește foarte mult, iar când acestea scad accentuat ajungând la sub 200 pe milimetru cub, apărarea antiinfecțioasă este aproape inexistentă decesul putând surveni chiar după infecții banale cu saprofiți. Neutropenia are ca și cauză fie producția medulară insuficientă fie suprasolicitarea măduvei cu incapacitatea funcțională de a mai produce polimorfonucleare neutrofile. Incapacitatea funcțională a măduvei se constată în sepsis, acesta fiind o infecție sistemică, generalizată a organismului caracterizată prin bacteriemie. În primă fază se activează toate mecanismele de apărare cu leucocitoză însă, dacă infecția nu este învinsă și se ajunge la septicemie, măduva este suprasolicitată și nu mai produce neutrofile ajungându-se la neutropenie severă care este factor de prognostic prost în sepsis, uneori chiar cauza decesului.

În afară de deficitele de număr ale neutrofilelor există și deficite funcționale ale acestora precum:
Deficitele de aderență care se datorează absenței unei glicoproteine membranare fapt care împiedică migrarea extravasculară a polimorfonuclearelor. Infecțiile bacteriene și fungice recurente sunt frecvente la acești pacienți.

Metabolismul oxidativ deficitar este un alt deficit funcțional, ingestia bacteriei nefiind urmată de activarea metabolismului oxidativ, prin urmare nu se vor produce radicali letali de oxigen precum ionul hidroxil și anionul superoxid. Crește incidența infecțiilor cu bacterii catalazo-pozitive aerobe și pacientul va suferi infecții trenante și recidivante cu levuri (Candida), fungi (Asperigillus fumigatus) și bacterii. Reacțiile inflamatorii vor fi ample și vor rezulta granuloame datorită incapacității de a activa agenții chemoatractanți și de a degrada antigenul.