Ewolucja poglądów na temat roli komórek Langerhansa

Skóra to największy narząd ciała człowieka, którego jedną z podstawowych funkcji jest ochrona przed niekorzystnym wpływem czynników środowiskowych. Naskórek i skóra właściwa stanowią nie tylko barierę mechaniczną, ale dzięki obecności komórek uczestniczących we wrodzonej i nabytej odpowiedzi immunologicznej aktywnie przyczyniają się do prawidłowej funkcji układu immunologicznego skóry (skin immune system, SIS).

Teoria zakładająca, że skóra stanowi narząd immunologicznie czynny, po raz pierwszy została opisana przez Sulzbergera pod koniec lat 20. XX wieku. Wykazał on, że nadwrażliwość na określony antygen spowodowana przez jego podanie na skórę nie wywołuje reakcji alergicznych w innych niż skóra narządach. Do układu odpornościowego skóry należą: komórki dendrytyczne, keratynocyty, limfocyty T, komórki śródbłonka naczyniowego, makrofagi, granulocyty, komórki tuczne i melanocyty. Komórki te często określane są wspólną nazwą: tkanka limfatyczna związana ze skórą (skin associated lymphoid tissue, SALT).

Od ponad 150 lat komórki Langerhansa (LC) skupiają uwagę badaczy i choć wielokrotnie zmieniano poglądy dotyczące ich struktury i funkcji, to jednak ich rola w układzie immunologicznym nadal nie została w pełni wyjaśniona. Zadziwiające, że badania dotyczące jednej komórki nie tylko ogniskują fascynacje znakomitych naukowców, ale również umacniają międzynarodowe więzi i przyjaźnie, czego dowodem jest prezentowany artykuł.

Komórki Langerhansa były pierwszymi zidentyfikowanymi komórkami dendrytycznymi (KD) skóry i przez wiele lat uważano, że są jedynymi. Stanowią 3-8% populacji komórek naskórka. W przeciwieństwie do naskórka, gdzie LC są jednorodną i dominującą populacją KD, w skórze właściwej zidentyfikowano kilka podtypów KD. Wśród komórek dendrytycznych wyróżnia się dwie subpopulacje: komórki mieloidalne i limfoidalne (plazmacytoidalne). Komórki Langerhansa należą do mieloidalnych KD narządów nielimfatycznych. Poza skórą występują w nabłonku układu oddechowego, moczowego i pokarmowego, czyli tkankach mających kontakt ze środowiskiem zewnętrznym. W stanie równowagi są to komórki niedojrzałe. Ich głównym zadaniem jest monitorowanie mikrośrodowiska ustroju w poszukiwaniu wnikających patogenów. Do funkcjonalnej przemiany komórki dendrytycznej dochodzi w wyniku kontaktu z obcym antygenem, alergenem, czynnikiem drażniącym, a także pod wpływem promieniowania ultrafioletowego lub urazu. Czynniki te indukują zmiany ekspresji cytokin i sprawiają, że komórki Langerhansa ulegają procesowi dojrzewania, który związany jest ze zmianą ich struktury i funkcji. Dochodzi do zmniejszenia ekspresji kadheryn E i cząsteczek adhezyjnych, utraty połączeń z keratynocytami oraz nawiązania interakcji ze strukturami błony podstawnej i macierzy pozakomórkowej tkanki a także wzrostu ekspresji cząsteczek MHC klasy II i cząsteczek kostymulujących CD80, CD86, CD40, istotnych dla interakcji między LC a limfocytem T. W procesie dojrzewania pojawiają się inne markery, takie jak: CD83, CD208. W czasie aktywacji i migracji LC tracą ziarnistości Birbecka oraz obniżają ekspresję CD1a i langeryny. Różne odmiany morfologiczne LC występujące w skórze są w istocie dojrzałymi formami komórek, które zostały aktywowane przez antygen i wykazują ekspresję różnych cząsteczek powierzchniowych.

Powszechna jest wiedza dotycząca zdolności LC do prezentowania antygenów limfocytom T. Ta funkcja możliwa jest dzięki zdolności LC do wychwytu i przetwarzania antygenów w tkankach obwodowych, transportu do narządów limfatycznych i prezentacji naiwnym limfocytom T.

W ostatnich latach nastąpił istotny przełom w postrzeganiu komórek dendrytycznych i obecnie uważa się, że nie tylko prezentują antygeny i stymulują stan zapalny, ale są również zdolne do pełnienia innych nowoodkrytych funkcji. Coraz częściej wskazuje się na ich właściwości regulatorowe, dzięki którym mają możliwość modulowania odpowiedzi immunologicznej w kierunku hamowania lub stymulowania rozwoju reakcji zapalnej rozwijającej się w odpowiedzi na środowiskowy czynnik alergiczny lub zakaźny. Dane z piśmiennictwa wskazują, że mogą nie tylko regulować aktywność układu odpornościowego, ale również mają istotne znaczenie w reakcjach cytotoksycznych. W laboratoriach analizowane jest ich znaczenie w generowaniu, podtrzymywaniu i hamowaniu wielu stanów patologicznych, takich jak procesy kancerogenezy, choroby autoimmunizacyjne, a także reakcje odrzucania przeszczepów. Wyniki badań wskazują na potencjalną możliwość zastosowania komórek dendrytycznych w terapii.

W 2011 r. laureatami Nagrody Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii, za odkrycia dotyczące funkcjonowania układu odpornościowego, zostali: Amerykanin Bruce Beutler, Francuz Jules Hoffmann oraz pochodzący z Kanady, a pracujący w Stanach Zjednoczonych, Ralph Steinman. Ralph Steinman otrzymał nagrodę za odkrycie komórki dendrytycznej i jej roli w odporności nabytej. To właśnie Jego pamięci poświęcony jest prezentowany artykuł, w którym prześledzono, zmieniające się na przestrzeni lat, poglądy dotyczące roli komórek Langerhansa. Steinman urodził się w Montrealu w 1943 r. Ukończył Uniwersytet McGill, a doktorat obronił już w 1968 r. w Harvard Medical School. Swoje prace badawcze prowadził na Uniwersytecie Rockefellera. Z przyznaniem nagrody wiąże się dramatyczne wydarzenie. Komitet Noblowski, przyznając nagrodę w dziedzinie medycyny i fizjologii, nie wiedział o śmierci naukowca z Kanady. Zgodnie z regulaminem Nagrodę Nobla mogą otrzymać jedynie osoby żyjące, ale tym razem po raz pierwszy zrobiono wyjątek. Nagrodę Nobla pozostawiono dla rodziny.

Mimo intensywnych badań i niewątpliwego postępu w dziedzinie poznania biologii komórki Langerhansa, wiele pytań nadal pozostaje bez odpowiedzi. Dane z piśmiennictwa, jakie ukazały się na przestrzeni ostatnich 150 lat, wskazują, że poznanie złożonych mechanizmów działania komórek Langerhansa nie jest zadaniem łatwym, stąd też wydaje się, że będą one koncentrowały zainteresowania jeszcze wielu pokoleń naukowców.