Grundlagen
Mastzellen
sind entscheidend an der Auslösung IgE-vermittelter allergischer Reaktionen und natürlicher Immunantworten beteiligt. Sie exprimieren den hochaffinen IgE-Rezeptor FcεRI und KIT, den Rezeptor für
stem cell factor (SCF). Mastzellen produzieren eine große Zahl von Mediatoren, wie
Histamin,
Proteoglykane, Proteasen und
Zytokine, die in zytoplasmatischen Granula gespeichert und durch Degranulation freigesetzt werden. Diese zytoplasmatischen Granula weisen nach Färbung mit Toluidin-Blau oder Giemsa Metachromasie auf. Dies wurde 1877 durch Paul Ehrlich beschrieben, der auch die Bezeichnung „Mastzellen“ einführte.
Mastzellen sind besonders häufig an Grenzflächen des Körpers zu finden, also in der Haut, den Atemwegen und im Gastrointestinaltrakt. In der Haut sind Mastzellen vorwiegend in der papillären Dermis und in der Nähe von Blut- und Lymphgefäßen, sensorischen Nerven und Adnexstrukturen lokalisiert. Die Kolokalisation von Mastzellen und Gefäßen ist funktionell bedeutsam: Mastzellen führen nach Aktivierung zu Vasodilatation, Extravasation und nachfolgend zur Rekrutierung von proinflammatorischen Zellen. Auch die Nähe zu sensorischen Nerven hat funktionelle Relevanz: Mastzellen können durch Neuropeptide wie
Substanz P oder vasoactive intestinal peptide (VIP) aktiviert werden und führen ihrerseits durch die Freisetzung von Mediatoren wie
Histamin und
Tryptase zur Aktivierung von Hautnerven und der Freisetzung von Neuropeptiden.
Mastzellen stammen von CD34-positiven Knochenmarksvorläuferzellen ab. Diese Mastzellvorläuferzellen gelangen über die Blutgefäße in die Schleimhäute und das Bindegewebe ihrer Endorgane, einschließlich der Haut. Dort differenzieren sie unter dem Einfluss lokaler Wachstumsfaktoren, insbesondere SCF, zu reifen Mastzellen. SCF ist der wichtigste Wachstums- und Differenzierungsfaktor für Mastzellen, und diese Effekte von SCF erfordern die Aktivierung des Tyrosinkinaserezeptors KIT. Mutationen, die zu einem Defekt von SCF oder KIT führen, haben eine Mastzelldefizienz zur Folge, während Mutationen, die zu einer Überfunktion von KIT führen, wie sie bei Mastozytose-Patienten gefunden werden, zu einer erhöhten Proliferation und zu einer Vermehrung von Mastzellen führen.
Mastzellen produzieren und sezernieren große Mengen sehr verschiedener Mediatoren, die in zwei Gruppen unterteilt werden:
Zu den wichtigsten
präformiert vorliegenden Mediatoren gehören die biogenen Amine (vor allem
Histamin), verschiedene Proteasen (
Tryptase, Chymase, Carboxypeptidase und andere),
Proteoglykane (besonders Heparin) und verschiedene
Zytokine einschließlich des Tumornekrosefaktors (TNF). Diese Mediatoren werden in zytoplasmatischen Granula gespeichert, und ihre Freisetzung erfolgt nach Mastzellaktivierung durch Signale, die zu deren Degranulation führen. Zu den
de novo produzierten Mastzellfaktoren gehören arachidonsäureabhängige Produkte, wie Leukotrien C4 und
Prostaglandin E2, sowie verschiedene Zytokine,
Chemokine und Wachstumsfaktoren. Spektrum, Kinetik und Umfang der Freisetzung von Mediatoren sind wesentlich davon abhängig, durch welches Signal Mastzellen aktiviert werden.
Mastzellen können durch viele verschiedene Signale aktiviert werden. Der am besten untersuchte Mechanismus der Aktivierung von Mastzellen ist die Kreuzvernetzung von FcεRI gebundenem IgE durch ein Allergen. Dies führt zur Degranulation von Mastzellen und zur Freisetzung de novo synthetisierter Mediatoren. Die IgE/FcεRI-vermittelte Aktivierung von Mastzellen ist entscheidend an der Auslösung allergischer Reaktionen beteiligt. Darüber hinaus kommt Mastzellen auch bei zahlreichen anderen biologischen Prozessen eine wichtige Funktion zu: Dermale Mastzellen können natürliche Immunantworten gegen verschiedene Pathogene induzieren und koordinieren, und sie tragen zur Homöostase und Wundheilung der Haut bei. Bei diesen Prozessen spielen IgE- und FcεRI-unabhängige Aktivierungsmechanismen eine große Rolle.
Signale, die zu einer nichtallergischen Aktivierung von Mastzellen führen, werden häufig als Histaminliberatoren oder Mastzell-Sekretagoga bezeichnet. Hierzu gehören physikalische Faktoren (Hitze, Kälte, Druck, Reibung, Vibration, UV-Strahlung) sowie ein großes Spektrum von körpereigenen und Umweltfaktoren, wie
Gifte (Schlangen- und Insektengifte, bakterielle
Toxine), Neuropeptide (
Substanz P, Endothelin-1), Hormone (Östrogen,
Gastrin), Komplementfaktoren (C3a und C5a) und auch Alkohol. Auch können zahlreiche Medikamente zu einer Mastzellaktivierung führen, zum Beispiel Codein, Morphin, Acetylsalizylsäure und andere
nichtsteroidale Antiphlogistika, Kontrastmittel und Anästhetika.
