neutrophil granulocytes Dr.Jastrow's electron microscopic atlas

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Editor:
Dr. med.
H. Jastrow

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Overview neutrophil granulocytes (Granulocyti neutrophili):
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human segmented neutrophil granulocyte	detail 1: centarl cytoplasm	detail 2: cytoplasm with vesicles	detail 3: different vesicles	detail 4: other vesicles	detail 5: some more vesicles	Detail 6: nuclear pore + specific vesicle


human segmented neutrophil granulocyte 2	detail 1: cytoplasm	detail 2: Golgi apparatus	detail 3: different vesicles	detail 4: specific and non- specific vesicles	detail 5: further vesicles


detail 6: pore of the nuclear membrane	human segmented neutrophil granulocyte 3	detail 1: cytoplasm + organells	detail 2: cytoplasm, vesicles, multivesicular body	neutrophil in connective tissue human umbilical cord	detail: cytoplasm with organelle


2 human neutrophils in blood	detail 1: segmented neutrophil granulocyte	detail 2: staff cell (band form of nucleus in neutrophil granulocyte)	detail 3: staff cell cytoplasm	neutrophil at phagocytosis human placenta	detail: cytoplasm


human segmented neutrophil granulocyte 4	detail: cytolasma + organelles	segmentkerniger Neutrophiler 5 (Mensch)	human segmented neutrophil granulocyte 6	human segmented neutrophil granulocyte 7	human segmented neutrophil granulocyte 8 (formalin fixation)	human segmented neutrophil granulocyte 9


segmented neutrophil granulocyte (monkey)	segmented neutrophil, plas- ma cell, lymphocyte (monkey)	segmented neutrophil granulocyte (monkey)	neutrophil close to a venole (monkey)	segmented neutrophil vagina (pig)

Neutrophile Granulocyten (Terminologia histologica: Granulocyti neutrophili; englisch: neurophil granulocytes, neutrophils) gehören zu den weißen Blutkörperchen (Leukocyten) von denen sie mit 50 bis 75 % die häufigsten im Differentialblutbild sind. 90% der Neutrophilen befinden sich im Knochenmark, ungefähr 10% im Blut, einige im Gewebe. Die Aufenthaltsdauer im Blut beträgt meist nur 6 - 8 h. Im Blut haben sie eine Halblebenszeit von ca. 6-7 Stunden. Ihr Anschnitt mit maximalem Durchmesser beträgt 9 bis 12 µm. Sie gehören zu den zur Aufnahme von Fremdkörpern (Phagocytose) fähigen Mikrophagen. Neutrophile gehen, wie alle Blutzellen, auf Stamm- und Progenitorzellen im Knochenmark zurück (CD 32- und CD 68- Oberflächenmoleküle charakterisieren sie) und treten von dort in das Blut über. Zunächst ist ihr Kern noch stabförmig, daher werden die noch jungen Zellen als stabkernige neutrophile Granulocyten bezeichnet (üblicherweise 5 bis 10% aller Neutrophilen), nach mehreren Stunden schnüren sich typischerweise Kernsegmente ein und man spricht von den reifen, segmentkernigen neutrophilen Granulocyten. Segmentkernige neutrophile Granulozyten machen etwa 45-74% der Leukozyten im Differentialblutbild normaler Blutwerte eines erwachsenen Menschen aus. Bei eitrigen Infekten steigt der Wert oft auf über 80% der gesamten Leukozyten. Verändert sich die Relation der stabkernigen zu den segmentkernigen neutrophilen Granulocyten so spricht man bei > 10% stabkernigen von einer Linksverschiebung (typisch bei akuten Infekten), bei < 5% von einer rechtsverschiebung (z.B. bei Vitamin B12 Mangel).
Segmentkernige Neutrophile sind 10 - 15 µm große Zellen mit 3 - 4 Kernsegmenten, die über Kernbrücken miteinander verbunden sind. Bei Vitamin - B 12- oder Folsäuremangel kommt es zu einer Übersegmentierung des Kerns, d.h. mehr als 5 Segmente.
Neutrophile spielen eine Schlüsselrolle bei akuten Entzündungsreaktionen. Als Mikrophagen ist ihre wichtigste Funktion die Phagozytose (auch von Bakterien und manchen Viren). Dabei umgreifen die beweglichen Zellfortsätze (Pseudopodien) den zu vernichtenden Fremdkörper und "ziehen" ihn ins Zellinnere, wo er durch Verschmelzung mit primären Lysosomen abgebaut wird. Hierbei gibt es neben einer unspezifischen auch eine Immun-Phagocytose. Bei letzterer binden von Plasmazellen gegen spezifische Antigene gebildete Antikörper auf deren Oberfläche und mit passenden Rezeptoproteinen in ihren Zellmembranen ausgestattete Neutrophile phagozytieren diese. Die Bildung der spezifischen Rezeptorproteine entsteht bei der Interaktion mit Komplementkomponenten und denselben Antikörpern im Blut. Neutrophile sind Teil des entzündlichen Exsudats und des Eiters, dabei wandeln sie sich um (Zunahme von Fettvakuolen) und Schütten gewebszersetzender Enzyme ihrer Lysosomen aus, worauf letztlich z.B. das Heranreifen eines Pickels beruht. Nach 1 - 4 Tagen im Gewebe sterben Neutrophile ab. Neutrophile sind amöboid beweglich, dringen durch Schlitze zwischen Endothelzellen von Gefäßen aus dem Blut ins Bindegewebe ein (= Leukodiapedese) und wandern, von Bakterien- und Zerfallsprodukten chemotaktisch angezogen, auf Entzündungsherde zu.
Im schwach azidophilen (mit sauren Farbstoffen anfärbbaren) Cytoplasma finden sich zahlreiche primäre Lysosomen. Nach Durchführung der zur Beurteilung von Blutausstrichen allgemein üblichen Färbung nach Pappenheim erscheinen diese im Lichtmikroskop als rötlich-bläuliche Körnchen (Granula). Darauf geht die elektronenmikroskopisch nicht korrekte Bezeichnung Granulocyt hervor.
Die größeren, runden, stärker elektronendichten primären Lysosomen entsprechen dem, was in der Lichtmikroskopie als "azurophile Granula" bezeichnet wird. Sie enthalten saure Phosphatase, Myeloperoxydase und andere lysosomale Enzyme. Die lichtmikroskopisch gerade noch sichtbaren, als "spezifische Granula" bezeichneten Organellen entsprechen ebenfalls primären Lysosomen. Sie sind kleiner, weniger elektronendicht und haben eine längliche Form. Sie enthalten alkalische Phosphatase, Lysozym (greift Gram-negative Bakterienwände an) und Laktoferrin (eisenbindendes Protein). Daneben finden sich auch noch sekundäre Lysosomen und Vesikel mit hellerem (proteinarmem) Inhalt im Cytoplasma. Bei Entzündungsreaktionen geben Neutrophile Kollagenase und Elastase an das umgebende Gewebe ab, wodurch dieses aufgeweicht wird.
Neutrophile werden auch zur Geschlechtsbestimmung herangezogen. Man kann davon ausgehen, daß ein weibliches Individuum vorliegt, wenn sich bei über 6 von 500 Neutrophilen ein stark angefärbtes Kernanhängsel findet. Dieses 1 - 1,5 µm große Kernanhängsel wird als "Sex-Chromatin, engl. drumstick" bezeichnet und stellt ein inaktiviertes X-Chromosom dar. Im Elektronenmikroskop erscheint dieses als abgeschnürtes, stark verdichtetes Heterochromatin.

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Some images were kindly provided by Prof. H. Wartenberg; other images, page & copyright H. Jastrow.