MAKROFAGER: KJENNETEGN, FORMASJON, TYPER, FUNKSJONER - BIOLOGI - 2024

De makrofager er fagocyttiske celler som tilhører dedikerte en av mange typer av celler tilstede i bindevev. De eksisterer som mobile og faste celler, og er viktige effekter i immunforsvaret.

De tilhører det mononukleære fagocytiske systemet, som i tillegg til makrofager inkluderer monocytter, promonocytter og deres forløperceller. Hovedfunksjonen til cellene som tilhører dette systemet er å "rense" blodet, lymfene og annet vev ved inntak eller fagocytose av forskjellige partikler.

Makrofag-fagocytisering av en patogen soppcelle (Kilde: Carolina Coelho via Wikimedia Commons)

Makrofager er avledet fra benmargen, distribueres over hele kroppen og har forskjellige former og egenskaper, som ofte avhenger av vevet der de finnes, deres grad av differensiering og alder eller levetid for organismen der de er studere.

De er en av de mest plastiske cellene i det hematopoietiske systemet, siden de finnes i alle vev i kroppen og har forskjellige funksjoner: De deltar i utviklingsprosesser, i å opprettholde kroppens homeostase, i vevsreparasjon og i immunsystemet .

En av hovedfunksjonene er nært forbundet med kroppens immunforsvar, siden dens fagocytiske aktivitet er regulert av komponenter i komplementsystemet og immunoglobuliner (begge komponenter i immunresponssystemet).

De ble oppdaget for mer enn et århundre siden, men er blitt definert som "forfedres" celler i metazoan fylogeni. Under oppdagelsen ble ikke bare dets fagocytiske kapasitet fremhevet, men også dens evne til å skille mellom selv og fremmed, som begrepet medfødt immunitet ble født med.

Oppdagelse

De første fagocytiske cellene ble beskrevet fra en studie utført med frosker i 1883 av den russiske zoologen Elie Metchnikoff, som ikke bare beskrev sin funksjon i forsvar mot utenlandske midler, men også disse cellers evne til å eliminere døende celler eller senescent i verten og identifisere de egne fra det rare.

Metchnikoff var en ledende forsker, oppført som far til moderne immunologi, som ga viktige bidrag til utviklingen av immunologi som en ny disiplin. Funnene deres etablerte også en homologisk sammenheng mellom det virvelløse immunforsvaret og det fra pattedyr.

Med sin beskrivelse av fagocytter og fagocytiske prosesser oppdaget denne forskeren, som ble tildelt en nobelpris for mer enn hundre år siden (i 1908), en av de mest spennende mekanismene for medfødt immunitet.

Eksperimentene deres besto av "utfordrende" eller "forstyrrende" larver av en art av sjøstjerner med ryggrader for å stimulere immuncellene deres og studere deres reaksjon på invasjonen av disse utenlandske midlene. Med dette observerte han utseendet til celler med spesielle egenskaper som "spiste" disse strukturene.

Han myntet begrepet "fagocytter" (fra den greske "betalingen" - sluke- og "cytos" - celle-) til cellene som han observerte, og til prosessen som utførte "fagocytose", men relevansen av denne oppdagelsen ble ikke tydelig før noen år senere, med funnene til Paul Ehrlich relatert til humoral immunitet og antistoffer.

kjennetegn

Makrofagliknende celler deler mange egenskaper i de forskjellige flercellede organismer der de kan bli funnet. De blir fraktet fra sine produksjonssteder til forskjellige deler av kroppen, på forskjellige måter avhengig av eksistensen av et blodsystem eller ikke.

De mest særegne egenskapene til makrofager inkluderer deres fagocytiske kapasitet, mobiliteten til mange av dem og deres biosyntetiske kapasitet, som er ledsaget av et stort mangfold av genuttrykksmønstre.

I sin aktive tilstand er de ekstremt dynamiske celler, med intens membrantrafikk. Ulike prosesser med membranfusjon og fisjon oppstår i dem, assosiert med endocytose og fagocytose.

Disse spesialiserte cellene kan klassifiseres som "lang levetid" siden de tilsynelatende lever i lange perioder i kroppens perifere vev. Videre blir de kontinuerlig erstattet av differensieringen av deres stamceller fra benmargen, som kan forlate sirkulasjonen og komme inn i de forskjellige bindevevene.

Siden de er mobile celler, har noen makrofager folder i plasmamembranen. Når de er ordnet for å oppsluke store partikler, kan de smelte sammen med andre celler for å danne det noen forfattere omtaler som en "kjempeflott fremmedlegeme," en gigantisk multinucleated makrofage.

Når de blir observert i vevet de er en del av, er disse cellene organisert i definerte mønstre, der hver celle okkuperer sitt eget territorium, noe som et “vev i et annet vev”.

Opplæring

Det mononukleære fagocytiske systemet er en hematopoietisk avstamning som er avledet fra stamceller i benmargen. Kompromitterte forfedre skiller seg ut for å danne blodmonocytter, som ferdes gjennom strømmen og kommer inn i vev for å bli bosatte makrofager.

Dannelsen av det mononukleære fagocytiske systemet begynner med de mest "umodne" cellene, promonocyttene, som er de replikerende cellene som gir opphav til monocytter. Sistnevnte er de som forlater benmargen og når blodomløpet, hvor de i løpet av de neste 8 timene vokser og skiller seg ut til modne monocytter.

På steder der modne monocytter finner "gunstige" forhold for fagocytose, skiller de seg fra det som kalles bosatte makrofager, siden de ikke er frie i omløp. Det er da de er utstyrt med alt det passende apparatet for fordøyelsen av partiklene som skal fagosyseres.

Differensiering innebærer forskjellige forandringer: vekst av cellekroppen (minst 5 ganger størrelsen på den opprinnelige monocytten), økning i antall og kompleksitet av indre organeller, tilegnelse av fagocytisk kapasitet (akkumulering av hydrolytiske enzymer) og sekresjon av oppløselige faktorer.

Disse cellene er fordelt i alle regioner i kroppen. Noen har spesielle preferanser for visse vev (faste), mens andre beholder sin evne til å bevege seg (amøbe) og er fri eller vandrende.

histologi

Makrofager har svært variabel morfologi, hovedsakelig på grunn av sin mobile tilstand, siden de er i stand til å bevege seg mellom og gjennom forskjellige vev. De er uregelmessig formet, flatet og viser ofte pseudopodia-lignende prosesser for bevegelse.

Makrofagens cellelegeme kan måle seg opp til 30μm i diameter; og i sin cytoplasma observeres en enkelt kjerne med uregelmessig form, med en eller to fremtredende sprekker som gir den formen av en nyre og et tett område dannet av heterokromatin.

De har forskjellige vakuoler som gir enzymer og tilstrekkelige rom for å oppsluke partikler som mikroorganismer eller cellevfall. I tillegg har de en rekke lysosomer, "fagosomer", multivesikulære kropper og restlegemer; det er grunnen til at de under mikroskoplyset sies å ha en "granulær" cytoplasma.

Siden de krever syntese av en stor mengde hydrolytiske enzymer for å utøve sin funksjon, presenterer disse cellene et høyt utviklet endoplasmatisk retikulum, samt et fremtredende Golgi-kompleks for å utøve funksjonene til vesikulær transport av disse enzymene.

En histiocyt (makrofag) som oppsluker blodceller (hematofagocytose) (Kilde: Koenjo via Wikimedia Commons)

Makrofager har kortikale arrangementer av aktinmikrofilamenter som er karakteristiske for disse celletypene; Tallrike mikrotubuli og mellomliggende filamenter blir også observert, som de bruker for sin amøbeidbevegelse og under fagocytiske prosesser.

Siden de er fagocytiske celler, kan de skilles ved å injisere spesielle fargestoffer (trypanblått, litiumkarmin eller India-blekk), siden disse flekkene er fagocytiske og lagres i cytoplasma i form av granuler.

typer

I menneskekroppen skilles makrofager ut etter deres beliggenhet og funksjon. På denne måten tarmens makrofager, alveolære (i lungene), histiocyttene (i bindevevet), Kupffer-celler (i leveren), mesangialceller (i nyren), mikrogialceller (i hjernen) og osteoklaster (i beinet).

Tarmmakrofager

Denne klassen av makrofager representerer en av de mest tallrike makrofagpopulasjonene i kroppen og representerer den første forsvarslinjen (medfødt immunforsvar). De finnes i subepithelial lamina propria.

De har ansvaret for å regulere betennelsesreaksjonene mot bakterier og mot de forskjellige antigenene som kan overvinne epitelbarrieren. I tillegg beskytter de slimhinnen mot farlige patogener og "renser" systemet med døde celler og annet fremmed rusk.

Tarmmakrofager har spesielle mekanismer som gjør dem i stand til å skille mellom ikke-patogene commensal mikroorganismer og farlige inntrengere.

Alveolære makrofager

De er spesialiserte makrofager som bor i lungealveolene, rom med store miljøsvingninger, hovedsakelig relatert til delstrykket av oksygen. De er en av få cellepopulasjoner som finnes i disse områdene, i tillegg til noen lymfocytter.

Som andre makrofager har de viktige funksjoner i "rengjøring" av apoptotiske celler og annet cellulært rusk. De er også involvert i rensing av forurensende partikler som kommer inn gjennom luftveiene, og deltar også i forskjellige immunologiske prosesser.

histiocytter

Begrepet "histiocyte" brukes ofte for å referere til alle celler med makrofaglignende egenskaper og aner som finnes i bindevev.

Det vil si at det refererer til differensierte celler som kommer fra monocytt- / makrofaglinjer, inkludert sinusformede makrofager i milten, alveolare makrofager i lungene og Kupffer-celler i leveren.

Som de andre typer makrofager, forsvarer histiocytter kroppen mot å invadere mikroorganismer og uønskede organiske eller uorganiske partikler, og de deltar også i presentasjonen av antigener til T-lymfocytter som initiering av immunresponsen.

Kupffer celler

De er en type levercelle som er klassifisert i gruppen av bosatte makrofager, og som er relatert til cellene i bihuleforingen, som ikke er noe annet enn et lag med celler som dekker bihulene, store vaskulære mellomrom plassert mellom platene. av hepatocytter som utgjør leverlobulene.

Å vise et elektronmikrograf av disse cellene vil avdekke flere cytoplasmatiske projeksjoner, mange mitokondrier, et redusert endoplasmatisk retikulum, et lite Golgi-kompleks og mange lysosomer og endosomer.

Disse anses for å være "trekkende søppel" -celler, siden de ikke har intercellulære forbindelser med sine nærliggende celler.

Mesangialceller

Mesangialceller er celler som er bosatt i glomeruli i nyren, som er stedene i dette organet der blod filtreres og urin syntetiseres. Deres viktigste funksjoner inkluderer regulering av blodstrøm og fagocytose, og de er involvert i forskjellige nyrepatologier.

De har kjennetegn på modifiserte glatte muskelceller, da de har iboende kontraktilitet, og er i stand til å produsere cytokiner og endocytiserende makromolekyler som immunkomplekser.

Mikrogliale celler

De representerer 20% av cellene i sentralnervesystemet og er morfologisk, immunofenotypisk og funksjonelt relatert til celler fra monocyt / makrofag avstamning.

De aktiveres som svar på en lang rekke forhold eller skader i hjernen og er ansvarlige for å forsvare seg mot invaderende mikroorganismer.

osteoklaster

Osteoklaster er celler som tilhører beinvev som er ansvarlige for en prosess kjent som "beinresorpsjon", som er essensiell for homeostasen til dette bindevevet, under og etter osteogenese.

Funksjonene er relatert til dens evne til å "hydrolysere" apoptotiske celler eller senescent celler som utgjør benvev gjennom sekresjon av lysosomale enzymer og andre ioner som deltar i prosessen.

Egenskaper

Makrofager er meget plastiske celler som er spesialiserte i fagocytose av fremmede stoffer og invaderende mikroorganismer, skadede, gamle eller senescent celler, og cellulære rusk, blant andre. De har også vist seg å være involvert i pinocytose.

Visse typer makrofager har "spesialiserte" fagocytiske funksjoner, for eksempel bakteriell fagocytose som oppstår etter gjenkjennelse av spesielle karbohydratrester på bakteriecellevegger via reseptorer på overflaten av makrofagen kjent som C3.

I tillegg til "sentinel" og "opprydding" -funksjonene, er bosatte makrofager i stand til å starte akutte inflammatoriske responser og vaskulære forandringer gjennom deres tilknytning til mikrovaskulaturen.

Under disse betennelsesreaksjonene blir makrofager aktivert av faktorer som skilles ut av lymfocytter, noe som hjelper dem å øke deres fagocytiske kapasitet takket være en slags metamorfose som de skaffer seg mikrovilli og lamellipodia (membranforlengelser).

Noen typer makrofager fagocytose-antigener og presenterer dem for lymfocytter, og dermed er de direkte involvert i kaskadene til immunresponser. I tillegg utsondrer de spesielle faktorer som stimulerer delingen av T-lymfocytter, differensieringen av B-lymfocytter osv.

Alveolære makrofager er det beste eksemplet for de "ikke-fagocytiske" funksjonene til makrofager, siden de kan endocytter sot, asbest, industrielle gassformige forurensninger, sigarettrøyk og til og med bomullsfibre.

referanser

1. Cline, M. (1994). Histiocytter og Histiocytosis. Blod, 84 (4), 2840–2853.
2. Dudek, RW (1950). High-Yield Histology (2. utg.). Philadelphia, Pennsylvania: Lippincott Williams & Wilkins.
3. Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Tekst Atlas of Histology (2. utg.). Mexico DF: McGraw-Hill Interamericana Editores.
4. Gehrmann, J., Matsumoto, Y., & Kreutzberg, GW (1995). Microglia: iboende immuneffektorcelle i hjernen. Brain Research Reviews, 20, 269–287.
5. Gordon, S. (2007). Makrofagen: Fortid, nåtid og fremtid. European Journal of Immunology, 37, 9-17.
6. Hume, DA (2006). Det mononukleære fagocytesystemet. Nåværende mening i immunologi, 18, 49–53.
7. Hussell, T., & Bell, TJ (2014). Alveolære makrofager: plastisitet i en vevsspesifikk kontekst. Nature Reviews Immunology, 1–13.
8. Johnson, K. (1991). Histologi og cellebiologi (2. utg.). Baltimore, Maryland: National Medical-serien for uavhengig studie.
9. Kindt, T., Goldsby, R., & Osborne, B. (2007). Kuby's Immunology (6. utg.). Mexico DF: McGraw-Hill Interamericana of Spain.
10. Kuehnel, W. (2003). Color Atlas of Cytology, Histology and Microscopic Anatomy (4. utg.). New York: Thieme.
11. Liu, G., & Yang, H. (2013). Modulering av aktivering og programmering av makrofager i immunitet. Journal of Cellular Physiology, 502–512.
12. Masuya, M., Drake, CJ, Fleming, PA, Reilly, CM, Zeng, H., Hill, WD, … Ogawa, M. (2003). Hematopoietisk opprinnelse til glomerulære mesangiale celler. Blod, 101 (6), 2215–2218.
13. Merien, F. (2016). En reise med Elie Metchnikoff: Fra medfødte cellemekanismer i smittsomme sykdommer til kvantebiologi. Frontiers in Public Health, 4 (125), 1–5.
14. Smith, PD, Smythies, LE, Shen, R., Gliozzi, M., & Wahl, SM (2011). Tarmmakrofager og respons på mikrobiell inngrep. Mucosal Immunology, 4 (1), 32–42.
15. van Furth, R., Cohn, Z., Hirsch, J., Humphrey, J., Spector, W., & Langevoort, H. (1972). Det mononukleære fagocytesystemet: en ny klassifisering av makrofager, monocytter og deres forløperceller. Notater, 845–852.
16. VIB Life Sciences Research Institute. (2016). Hentet fra www.vib.be/no/news/Sider/Macrophages-One-Of-The-Oldest-Immune-Cells-Reveals-Its-Hidden-Beauty-After-A-Century.aspx
17. Wynn, TA, Chawla, A., & Pollard, JW (2013). Makrofagbiologi i utvikling, homeostase og sykdom. Naturen, 496, 445-455.