Определение и функции макрофагов
Макрофаги (Mф) представляют собой эффекторные клетки врожденной иммунной системы, которые поглощают бактерии и выделяют цитокины (медиаторы) способствующие воспалению (провоспалительные) и противомикробные медиаторы. Кроме того, макрофаги играют важную роль в устранении пораженных клеток посредством запрограммированной гибели клеток (апоптоз, аутофагия и первичный некроз). Как правило, макрофаги поглощают и деградируют мертвые клетки, обломки, опухолевые клетки и инородные материалы. Они способствуют гомеостазу, реагируя на внутренние и внешние изменения в организме, а не только как фагоциты, но также через трофические, регуляторные и ремонтные функции. Недавние исследования продемонстрировали, что макрофаги дифференцируются из гемопоэтических стволовых клеток-моноцитов и эмбриональных макрофагов желточного мешка. Последние в основном являются тканевыми макрофагами.
Тканевые макрофаги в различных тканевых средах имеют гетерогенные фенотипы. Статья отражает фагоцитарные функции макрофагов, обеспечивающие врожденный иммунитет и гомеостаз тканей, роль тканевых макрофагов в нескольких патологических состояниях. Патогены (бактерии, вирусы, грибы) имеют на своей поверхности свойственные только им (специфические) молекулярные образы (PAMP). На врожденных иммунных клетках расположены рецепторы распознавания образов (PRR).
Центральную роль в распознавании клеток-хозяев и ответах на микробные патогены играют Toll-подобные рецепторы (TLR) распознавания образов. TLR распознают различные виды компонентов бактерий или вирусов как лиганды. Так, LPS (липополисахариды) — компонент клеточной стенки грамотрицательных бактерий, распознается комплексом TLR4-MD2; бактериальные липопептиды и пептидогликаны распознаются гетеродимерными TLR2 / TLR1 и TLR2 / TLR6.
Нуклеиновые кислоты (в фагосоме), такие как бактериальная геномная ДНК или вирусная РНК, могут быть распознаны TLR3, TLR7, TLR8 и TLR9.
Распознавание TLR соответствующих компонентов бактерий и вирусов включает внутриклеточные сигнальные пути, активирующие дифференцировку клеток воспаления в костном мозге, гены синтеза провоспалительных цитокинов. В дополнение к PRR, обнаруженным на клеточной мембране, существуют различные типы PRR в цитоплазме, включая NOD-подобные рецепторы (NLR), семейство рецепторов HIN-200 и RIG-1-подобные рецепторы (RLRs). Несколько NLR активируют каспазу-1,которая обостряет воспаление путем активации пироптоза — выраженной воспалительной формы запрограммированной гибели клеток путем некроза.RLR распознают вирусную двух цепочечную РНК и активируют сигнальные каскады синтезf интерферонов I типа и воспалительных цитокинов, которые индуцируют противовирусную иммунную реакцию.
Фагоциты — нейтрофилы, макрофаги и дендритные клетки — образуют мост между распознанными молекулярными образами бактерий и клеточными рецепторами.
В месте образования мостов мембрана фагоцитов выпячивается, окружает бактерии и поглощает их в фагосому, которая образуется при слиянии клеточной мембраны. Поскольку существует широкий спектр рецепторов фагоцитов, то существует множество сигнальных каскадов, которые могут быть активированы во время связывания рецептор-лиганд. Несколько растворимых молекул плазмы, называемых опсонинами, откладываться на поверхности патогенов и служат адаптерами, которые связывают и активируют мощные фагоцитарные рецепторы. Например, иммуноглобулин G (IgG), специфически связанный с микробными поверхностными антигенами, определяет связывание рецепторов (FcγRs) фагоцитов с Fc фрагментом антител. Молекулы C3b и iC3b системы комплемента связываться с мембранами патогенов, распознаются рецепторами фагоцитов.
В дополнение к удалению чужеродных частиц, фагоцитоз важен для поддержания скорости обновления клеточных популяций в организме — каждый день миллиарды клеток умирают от апоптоза и их необходимо удалять. Механизм фагоцитоза апоптотических и неапоптотических клеток различен. Считается, что лучшим маркером апоптотических клеток является увеличение в сотни раз на их поверхности фосфатитилсерина (PS). У неапоптотических клетках PS локализован на внутренней стороне мембраны. Роль опсонинов апоптотических клеток выполняют ряд растворимых белков, в том числе молочный жировой глобулярный белок (MFG) -E8.
После поглощения в фагосому одним из нескольких способов стимуляции рецепторов, микробы и апоптотические клетки сразу же подвергаются кислород-зависимым и кислород-независимым атакам. Вскоре после абсорбции в фагосому NADPH-оксидаза продуцирует реакционноспособные виды кислорода (ROS), а фосфолипаза А2 — свободные жирные кислоты. После этого миелопероксидаза (МПО), различные гидролазы и лизосомы, такие как азурофильные гранулы, сливаются в фагосому и деградируют микробные или апоптотические клетки. Затем протонный насос понижает рН фагосомы, активируя сильную кислородзависимую микробицидную систему главным образом путем галогенирования, или независимую от кислорода микробицидную систему с основными белками и лизосомными ферментами. Необычно, макрофаги не содержат MПO, но имеют ионы Fe2+, которые образуют комплекс с аденозином с МПО активностью.
Макрофаги и дендритные клетки функционируют как антигенпредставляющие клетки (АПК). На молекулах основного комплекса гистосовместимости класса II они представляют пептидные антигены, полученные из переваренных бактерий и активируют Т-клетки хелперы – приобретенный иммунитет. В то время как макрофаги представляют свои антигены в тканях, дендритные клетки представляют пептидные антигены в лимфатическом узле. Только дендритные клетки могут активировать наивные Т-клетки в эффекторные Т-клетками и являются самыми мощными АПК.
Деградация патогенов высвобождает дополнительные лиганды, которые могут быть обнаружены рецепторами фаголисосомальной мембраны или цитозоля.
Происхождение макрофагов
![Происхождение макрофагов](https://biohimik.net/wp-content/uploads/2020/01/proishozhdenie-macrofagov.jpg)
Макрофаги можно встретить почти во всех органах тела, включая печень, мозг, кости,и легкие; у них есть определенные функции в каждом органе. Например, альвеолярные макрофаги необходимые для процессинга сурфактантов, макрофаги желудочно-кишечного тракта и жировой ткани играют важную роль в поддержании гомеостаза. Каждый орган и его среда влияет на свойства макрофагов во время дифференциации. До недавнего времени считалось, что макрофаги тканей получены из гемопоэтических стволовых клеток и дифференцированы в тканеспецифические макрофагов в местных тканях. Однако японские исследователи показали, что мигрировавшие из эмбриональных желточных мешков в тот или иной орган плода макрофаги сохраняются в них путем самообновления, в дополнение к макрофагам полученным из гемопоэтических стволовых клеток.
Технические возможности последнего десятилетия позволили установить что
- почти вся микроглия в центральной нервной системе из эмбрионального желточного мешка и поддерживаются на протяжении всей жизни;
- в кишечном тракте сразу после рождения Мф,полученные из эмбрионального желточного мешка, заменяются макрофагами из моноцитов костного мозга;
- Мф, полученные из печени плода, доминируют в большинстве тканей,кроме центральной нервной системы и кишечного тракта.
- Мф, активированные инвазией патогенов для их уничтожения, классифицируются как M1 Мф; Мф, вызывающие хроническое воспаление при аллергических реакциях, заживлении ран, раке и метастазах классифицируются как M2 Мф.
- Как правило, PAMP и воспалительные цитокины, такие как TNF-альфа и IFN-γ индуцируют фенотип М1. И наоборот, противовоспалительные цитокины, такие как IL-10, IL-4 и IL-13 индуцируют фенотип М2.
- Как только в ткани инициируется воспалительная реакция, моноциты костного мозга проникают в ткань и дифференцируются в макрофаги или дендритные клетки.
- Считается, что макрофаги, полученные из эмбриональных источников, играют важную роль в поддержании гомеостаза ткани, а макрофаги, полученные из моноцитов костного мозга, связаны с защитными реакциями и воспалительными заболеваниями.