MAKROFAGI: ZNAČILNOSTI, TVORBA, VRSTE, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2025

V makrofagi so fagocitih ki pripadajo namenske enega od številnih vrst, prisotnih v vezivnega tkiva celic. Obstajajo kot mobilne in fiksne celice in so pomembni učinki v imunskem sistemu.

Spadajo v mononuklearni fagocitni sistem, ki poleg makrofagov vključuje še monocite, promonocite in njihove predhodne celice. Glavna funkcija celic, ki spadajo v ta sistem, je "čiščenje" krvi, limfe in drugih tkiv z zaužitjem ali fagocitozo različnih delcev.

Makrofag fagocitizira patogeno glivično celico (Vir: Carolina Coelho prek Wikimedia Commons)

Makrofagi izvirajo iz kostnega mozga, so razporejeni po telesu in imajo različne oblike in značilnosti, ki so pogosto odvisne od tkiva, kjer ga najdemo, njihove stopnje diferenciacije in starosti ali časa življenja organizma, kjer so študij.

So ena najbolj plastičnih celic hematopoetskega sistema, saj jih najdemo v vseh tkivih telesa in imajo različne funkcije: sodelujejo v razvojnih procesih, pri vzdrževanju telesne homeostaze, pri obnavljanju tkiv in v imunskem sistemu .

Ena njegovih glavnih funkcij je tesno povezana z imunsko obrambo telesa, saj njegovo fagocitno delovanje uravnavajo komponente komplementnega sistema in imunoglobulini (obe komponenti sistema imunskega odziva).

Odkrili so jih pred več kot stoletjem, v metazoanski filogeniji pa so jih opredelili kot "predrodne" celice. Med odkritjem je bila poudarjena ne le njegova fagocitna sposobnost, temveč tudi sposobnost razlikovanja med seboj in tujim, s katerim se je rodil koncept prirojene imunosti.

Odkritje

Prve fagocitne celice je opisal iz študije, ki jo je leta 1883 z žabami opravila ruska zoologinja Elie Metchnikoff, ki ni opisala le njihove funkcije v obrambi pred tujimi povzročitelji, temveč tudi sposobnost teh celic, da izločijo umirajoče celice oz. staroscentno v gostitelju in identificirati lastnega od neznanega.

Metchnikoff je bil vodilni raziskovalec, naveden kot oče moderne imunologije, ki je pomembno prispeval k razvoju imunologije kot nove discipline. Njihove ugotovitve so vzpostavile tudi homološko povezavo med imunskim sistemom nevretenčarjev in sesalcev.

S svojim opisom fagocitov in fagocitnih procesov je ta raziskovalec, ki je pred več kot sto leti (leta 1908) prejel Nobelovo nagrado, odkril enega najzanimivejših mehanizmov prirojene imunosti.

Njihovi poskusi so bili sestavljeni iz "izzivnih" ali "motečih" ličink vrste morske zvezde s bodicami, da bi spodbudili njihove imunske celice in preučili njihovo reakcijo na invazijo teh tujih povzročiteljev. S tem je opazoval pojav celic s posebnimi lastnostmi, ki so "pojedle" te strukture.

Izraz "fagociti" (iz grškega "plačilo" - požrli - in "citos" - celica) je skoval celicam, ki jih je opazoval, in procesu, ki je izvajal "fagocitozo", vendar pomembnost tega odkritja ni postala očitna, dokler nekateri leta kasneje, z odkritji Paula Ehrlicha, povezanimi s humoralno imunostjo in protitelesi.

značilnosti

Makrofagom podobne celice imajo številne značilnosti v različnih večceličnih organizmih, kjer jih lahko najdemo. Iz njihovih proizvodnih obratov se prevažajo na različne dele telesa, na različne načine, odvisno od obstoja krvnega sistema ali ne.

Najbolj izrazite značilnosti makrofagov vključujejo njihovo fagocitno sposobnost, mobilnost mnogih od njih in njihovo biosintetsko sposobnost, ki jo spremlja velika raznolikost vzorcev izražanja genov.

V svojem aktivnem stanju so izredno dinamične celice, z intenzivnim membranskim prometom. V njih se pojavljajo različni procesi fuzije membran in fisije, povezani z endocitozo in fagocitozo.

Te specializirane celice lahko uvrstimo med "dolgožive", saj očitno živijo dolgo v perifernih tkivih telesa. Poleg tega jih nenehno nadomešča diferenciacija njihovih celic potomcev iz kostnega mozga, ki lahko zapustijo obtok in vstopijo v različna vezna tkiva.

Ker so mobilne celice, imajo nekateri makrofagi gube v plazemski membrani. Ko so razporejeni tako, da pogoltnejo velike delce, se lahko zlijejo z drugimi celicami in tvorijo tisto, kar nekateri avtorji imenujejo "velikanska celica tujega telesa", velikanski večnamenski makrofag.

Če jih opazimo v tkivih, katerih del so, so te celice organizirane v določenih vzorcih, kjer vsaka celica zaseda svoje lastno ozemlje, nekaj kot "tkivo znotraj drugega tkiva".

Usposabljanje

Mononuklearni fagocitni sistem je hematopoetski rod, ki izhaja iz progenitornih celic kostnega mozga. Kompromitirani potomci se diferencirajo in tvorijo krvne monocite, ki potujejo skozi tok in vstopajo v tkiva, da postanejo rezidenčni makrofagi.

Tvorba mononuklearnega fagocitnega sistema se začne z najbolj »nezrelimi« celicami, promonociti, ki so replikativne celice, ki povzročajo monocite. Slednji so tisti, ki zapustijo kostni mozeg in dosežejo krvni obtok, kjer v naslednjih 8 urah rastejo in se diferencirajo v zrele monocite.

V krajih, kjer zreli monociti najdejo "ugodne" pogoje za fagocitozo, se razlikujejo po tistem, kar imenujemo rezidenčni makrofagi, saj v prometu niso prosti. Takrat so opremljeni z vsemi ustreznimi aparati za prebavo delcev, ki bodo fagocitozirani.

Diferenciacija vključuje različne spremembe: rast celičnega telesa (vsaj 5-krat večja od prvotnega monocita), povečanje števila in kompleksnosti notranjih organelov, pridobitev fagocitne sposobnosti (kopičenje hidroliznih encimov) in izločanje topnih dejavnikov.

Te celice so razporejene po vseh predelih telesa. Nekateri imajo posebna preferenca do določenih tkiv (fiksna), drugi pa ohranijo sposobnost gibanja (ameboid) in so prosti ali se sprehajajo.

Histologija

Makrofagi imajo zelo spremenljivo morfologijo v veliki meri zaradi svojega gibljivega stanja, saj se lahko gibljejo med različnimi tkivi in ​​skozi njih. So nepravilne oblike, sploščene in pogosto kažejo psevdopodiji podobne procese gibanja.

Celicno telo makrofagov lahko meri do 30 μm v premeru; in v njeni citoplazmi opazimo enotno jedro nepravilne oblike, z eno ali dvema izrazitimi razpokami, ki ji dajeta obliko ledvice in gosto regijo, ki jo tvori heterokromatin.

Imajo različne vakuole, ki zagotavljajo encime in ustrezne prostore za zajemanje delcev, kot so mikroorganizmi ali celični naplavin. Poleg tega imajo različne lizosome, "fagosome", multivetikularna telesa in preostala telesa; zato pod mikroskopsko svetlobo pravijo, da ima "zrnato" citoplazmo.

Ker za delovanje potrebujejo sintezo velike količine hidroliznih encimov, te celice predstavljajo zelo razvit endoplazemski retikulum, pa tudi izrazit Golgijev kompleks za izvajanje funkcij vezikularnega transporta teh encimov.

Histiocit (makrofag), ki zajema krvne celice (hematofagocitoza) (Vir: Koenjo via Wikimedia Commons)

Makrofagi imajo kortikalno razporeditev aktinskih mikrofilamentov, ki so značilni za te vrste celic; Opažene so tudi številne mikrotubule in vmesne nitke, ki jih uporabljajo za svoje gibanje ameboidov in med fagocitnimi procesi.

Ker gre za fagocitne celice, jih lahko ločimo z injiciranjem posebnih barvil (tripan modro, litij-karmin ali indijsko črnilo), saj so ti madeži fagocitični in se v citoplazmi hranijo v obliki granul.

Vrste

V človeškem telesu se makrofagi ločijo glede na njihovo lokacijo in funkcijo. Na ta način so črevesni makrofagi, alveolarni (v pljučih), histiociti (v vezivnih tkivih), Kupfferjeve celice (v jetrih), mesangialne celice (v ledvicah), mikroglijske celice (v možgane) in osteoklasti (v kosti).

Črevesni makrofagi

Ta razred makrofagov predstavlja eno najpogostejših populacij makrofagov v telesu in predstavlja prvo obrambno črto (prirojeni imunski sistem). Najdemo jih v subepitelni lamina propria.

Zadolženi so za uravnavanje vnetnih odzivov proti bakterijam in proti različnim antigenom, ki lahko premagajo epitelijsko pregrado. Poleg tega ščitijo sluznico pred nevarnimi patogeni in "očistijo" sistem mrtvih celic in drugih tujih naplavin.

Črevesni makrofagi imajo posebne mehanizme, ki omogočajo razlikovanje med nepatogenimi komenzalnimi mikroorganizmi in nevarnimi vsiljivci.

Alveolarni makrofagi

To so specializirani makrofagi, ki prebivajo v pljučnih alveolih, oddelki z velikimi nihanji v okolju, povezani predvsem z delnim tlakom kisika. Poleg nekaterih limfocitov so ena redkih celičnih populacij v teh prostorih.

Tako kot drugi makrofagi imajo tudi pomembne funkcije pri "čiščenju" apoptotičnih celic in drugih celičnih naplavin. Prav tako sodelujejo pri čiščenju onesnaževalnih delcev, ki vstopajo skozi dihala, prav tako sodelujejo v različnih imunoloških procesih.

Histiociti

Izraz "histiocit" se običajno uporablja za vse celice z makrofagimi značilnostmi in predniki, ki jih najdemo v vezivnih tkivih.

To pomeni, da se nanaša na diferencirane celice, ki prihajajo iz vrst monocitov / makrofagov, vključno s sinusoidnimi makrofagi v vranici, alveolarnimi makrofagi v pljučih in Kupfferjevih celic v jetrih.

Tako kot druge vrste makrofagov tudi histiociti ščitijo telo pred invazijo mikroorganizmov in nezaželenih organskih ali anorganskih delcev, tudi ti sodelujejo pri predstavitvi antigenov limfocitom T kot začetku imunskega odziva.

Kupfferjeve celice

So vrsta jetrnih celic, ki jih uvrščamo v skupino rezidenčnih makrofagov in so povezane s celicami sinusne sluznice, ki ni nič drugega kot plast celic, ki prekriva sinusoide, velike vaskularne prostore, ki se nahajajo med ploščami. hepatocitov, ki sestavljajo jetrne lobule.

Elektronska mikrografija teh celic bo razkrila več citoplazemskih projekcij, veliko mitohondrij, zmanjšan endoplazemski retikulum, majhen Golgijev kompleks ter veliko lizosomov in endosomov.

Te veljajo za celice "selivskih smeti", saj nimajo medceličnih povezav s sosednjimi celicami.

Mesangialne celice

Mesangialne celice so celice, ki prebivajo v glomerulih ledvic, ki so mesta v tem organu, kjer se filtrira kri in se sintetizira urin. Njihove glavne funkcije vključujejo uravnavanje krvnega pretoka in fagocitozo, vključene pa so v različne patologije ledvic.

Imajo značilnosti spremenjenih celic gladkih mišic, saj imajo prirojeno kontraktilnost in lahko proizvajajo citokine in endocitizirajoče makromolekule, kot so imunski kompleksi.

Mikroglialne celice

Predstavljajo 20% celic v osrednjem živčevju in so morfološko, imunofenotipsko in funkcionalno povezane s celicami monocitne / makrofage.

Aktivirajo se kot odziv na najrazličnejše pogoje ali poškodbe v možganih in so odgovorni za obrambo pred invazivnimi mikroorganizmi.

Osteoklasti

Osteoklasti so celice kostnega tkiva, ki so odgovorne za postopek, imenovan "resorpcija kosti", ki je bistven za homeostazo tega vezivnega tkiva, med in po osteogenezi.

Njegove funkcije so povezane z njegovo zmožnostjo "hidrolize" apoptotičnih ali staroscenčnih celic, ki sestavljajo kostno tkivo z izločanjem lizosomalnih encimov in drugih ionov, ki sodelujejo v procesu.

Lastnosti

Makrofagi so visoko plastične celice, ki so med drugim specializirane za fagocitozo tujih snovi in ​​vdor mikroorganizmov, poškodovanih, starih ali staroscenčnih celic in celičnih naplavin. Pokazalo se je tudi, da sodelujejo v pinocitozi.

Nekatere vrste makrofagov imajo "specializirane" fagocitne funkcije, kot je bakterijska fagocitoza, ki se pojavi po prepoznavanju posebnih ostankov ogljikovih hidratov na stenah bakterijskih celic prek receptorjev na površini makrofaga, znanih kot C3.

Rezidenčni makrofagi so poleg funkcij "straže" in "čiščenja" sposobni sprožiti akutne vnetne odzive in vaskularne spremembe s povezavo z mikrovaskulaturo.

Med temi vnetnimi odzivi se makrofagi aktivirajo dejavniki, ki jih izločajo limfociti, kar jim pomaga povečati fagocitno sposobnost zahvaljujoč nekakšni metamorfozi, skozi katero pridobijo mikrovilli in lamellipodijo (membranske razširitve).

Nekatere vrste antigena makrofagov fagocitoze predstavljajo limfocitom, zato so neposredno vključene v kaskade imunskih odzivov. Poleg tega izločajo posebne dejavnike, ki spodbujajo delitev limfocitov T, diferenciacijo B limfocitov itd.

Alveolarni makrofagi so najboljši primer za "nefagocitne" funkcije makrofagov, saj lahko endocitirajo saje, azbest, industrijska plinasta onesnaževala, cigaretni dim in celo bombažna vlakna.

Reference

1. Cline, M. (1994). Histiociti in histiocitoza. Kri, 84 (4), 2840–2853.
2. Dudek, RW (1950). Visoko donosna histologija (2. izd.). Filadelfija, Pensilvanija: Lippincott Williams & Wilkins.
3. Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Tekstni atlas histologije (2. izd.). Mehiški DF: McGraw-Hill Interamericana Editores.
4. Gehrmann, J., Matsumoto, Y., & Kreutzberg, GW (1995). Microglia: lastna imunska efektorska celica možganov. Pregledi raziskav možganov, 20, 269–287.
5. Gordon, S. (2007). Makrofag: preteklost, sedanjost in prihodnost. European Journal of Immunology, 37, 9-17.
6. Hume, DA (2006). Mononuklearni sistem fagocitov. Trenutno mnenje o imunologiji, 18, 49–53.
7. Hussell, T., & Bell, TJ (2014). Alveolarni makrofagi: plastičnost v tkivno specifičnem kontekstu. Nature Review Immunology, 1–13.
8. Johnson, K. (1991). Histologija in celična biologija (2. izd.). Baltimore, Maryland: Nacionalna medicinska serija za neodvisno študijo.
9. Kindt, T., Goldsby, R., in Osborne, B. (2007). Kubyjeva imunologija (6. izd.). Mehika DF: McGraw-Hill Interamericana iz Španije.
10. Kuehnel, W. (2003). Barvni atlas citologije, histologije in mikroskopske anatomije (4. izd.). New York: Thieme.
11. Liu, G., & Yang, H. (2013). Modulacija aktivacije in programiranja makrofaga v imunosti. Časopis za celično fiziologijo, 502–512.
12. Masuya, M., Drake, CJ, Fleming, PA, Reilly, CM, Zeng, H., Hill, WD, … Ogawa, M. (2003). Hematopoetski izvor glomerularnih mezangialnih celic. Kri, 101 (6), 2215–2218.
13. Merien, F. (2016). Potovanje z Elie Metchnikoff: Od prirojenih celičnih mehanizmov pri nalezljivih boleznih do kvantne biologije. Meje v javnem zdravju, 4 (125), 1–5.
14. Smith, PD, Smythies, LE, Shen, R., Gliozzi, M., & Wahl, SM (2011). Črevesni makrofagi in odziv na mikrobi. Imunologija sluznice, 4 (1), 32–42.
15. van Furth, R., Cohn, Z., Hirsch, J., Humphrey, J., Spector, W., in Langevoort, H. (1972). Sistem mononuklearnih fagocitov: nova klasifikacija makrofagov, monocitov in njihovih predhodnih celic. Memoranda, 845–852.
16. VIB Raziskovalni inštitut znanosti o življenju. (2016). Pridobljeno z www.vib.be/sl/news/Pages/Macrophages-One-Of-The-Oldest-Immune-Cells-Reveals-Its-Hidden-Beauty-After-A-Century.aspx
17. Wynn, TA, Chawla, A., & Pollard, JW (2013). Biologija makrofaga v razvoju, homeostazi in bolezni. Narava, 496, 445–455.