Защо е необходимо да се активират тъканните макрофаги? Клетки макрофаги. Какво представляват те и какви функции имат? GcMAF е уникално лекарство за активиране на активността на макрофагите

11.09.2019 -

6591 0

Основната роля в развитието и поддържането на хронично възпаление принадлежи на системата на фагоцитните макрофаги (тази концепция замени предишния широко използван, но по същество недостатъчно обоснован термин "ретикулоендотелна система"). Основната клетка на тази система е макрофаг, който се е развил от кръвен моноцит. Моноцити, получени от стволови клетки костен мозък, навлизат първо в периферната кръв, а от нея в тъканите, където под въздействието на различни локални стимули се трансформират в макрофаги.

Последните имат изключително голямо значениев осъществяването на адаптивни реакции на организма – имунни, възпалителни и репаративни. Участието в такива реакции се улеснява от такива биологични свойствамакрофаги, като способността да мигрират към огнища на възпаление, възможността за бързо и постоянно увеличаване на производството на клетки от костния мозък, активна фагоцитоза на чужд материал с бързо разграждане на последния, активиране под въздействието на чужди стимули, секреция на редица биологично активни вещества, способността да "обработват" антиген, който е влязъл в тялото с последващо индуциране на имунния процес.

Също така е фундаментално важно, че макрофагите са дълголетни клетки, които могат да функционират дълго време във възпалени тъкани. Важно е те да могат да пролиферират в областите на възпаление; в този случай е възможна трансформация на макрофаги в епителиоидни и гигантски многоядрени клетки.

При липса на имунологична специфичност (като Т и В лимфоцитите), макрофагът действа като неспецифична спомагателна клетка с уникална способностне само улавят антигена, но и го обработват по такъв начин, че последващото разпознаване на този антиген от лимфоцитите е значително улеснено. Този етап е особено необходим за активирането на Т-лимфоцитите (за развитието на имунни реакции от забавен тип и за производството на антитела срещу тимус-зависими антигени).

В допълнение към участието в имунните реакции, дължащи се на предварителната обработка на антигена и последващото му „представяне“ на лимфоцитите, макрофагите изпълняват по-директно защитни функции, унищожавайки някои микроорганизми, гъбички и туморни клетки.

Така при ревматични заболявания в клетъчните реакции на имунното възпаление участват не само специфично имунизирани лимфоцити, но и моноцити и макрофаги, които нямат имунологична специфичност.

Тези клетки се привличат от моноцитни хемотаксични вещества, произведени в области на възпаление. Те включват C5a, частично денатурирани протеини, каликреин, плазминогенен активатор, основните протеини от лизозомите на неутрофилите.Т лимфоцитите произвеждат подобен фактор, когато влязат в контакт с специфичен антиген, В-лимфоцити - с имунни комплекси.

В допълнение, лимфоцитите също произвеждат фактори, които инхибират миграцията на макрофагите (т.е. фиксират ги на мястото на възпаление) и активират тяхната функция. При възпалителни огнища, за разлика от нормални условиясе наблюдават митози на макрофаги и по този начин броят на тези клетки също се увеличава поради локална пролиферация.

Значението на макрофагите в поддържането на възпалителния процес се определя от противовъзпалителните агенти, освободени от тези клетки, обсъдени по-долу.

1. Простагландини.

2. Лизозомни ензими (по-специално по време на фагоцитоза на комплекси антиген-антитяло и клетката не се унищожава по време на тяхното освобождаване).

3. Неутрални протеази (плазминогенен активатор, колагеназа, еластаза). Обикновено тяхното количество е незначително, но при чужда стимулация (фагоцитоза) се предизвиква производството на тези ензими и те се освобождават в значителни количества. Производството на неутрални протеази се инхибира от инхибитори на протеиновия синтез, включително глюкокортикостероиди. Производството на плазминогенен активатор и колагеназа също се стимулира от фактори, секретирани от активирани лимфоцити.

4. Фосфолипаза Az, която освобождава арахидоновата киселина от по-сложни комплекси - основният прекурсор на простагландините. Активността на този ензим се инхибира от глюкокортикостероиди.

5. Фактор, който стимулира отделянето от костите както на минерални соли, така и на органичната основа на костния матрикс. Този фактор упражнява своето влияние върху костната тъкан чрез директно действие, без да е необходимо наличието на остеокласти.

6. Редица компоненти на комплемента, които се синтезират и секретират активно от макрофагите: С3, С4, С2 и, очевидно, също С1 и фактор В, който е необходим за алтернативния път на активиране на комплемента. Синтезът на тези компоненти се увеличава, когато макрофагите се активират и се инхибира от инхибиторите на протеиновия синтез.

7. Интерлевкин-1, който е типичен представител на цитокините - биологично активни вещества с полипептидна природа, произвеждани от клетки (предимно клетки на имунната система). В зависимост от източниците на производство на тези вещества (лимфоцити или моноцити), често се използват термините "лимфокини" и "монокини". Името "интерлевкин" със съответния номер се използва за обозначаване на специфични цитокини - особено тези, които медиират клетъчната комуникация. Все още не е напълно ясно дали интерлевкин-1, който е най-важният монокин, представлява едно вещество или семейство от полипептиди с много сходни свойства.

Тези свойства включват следното:

стимулиране на В клетките, ускоряване на трансформацията им в плазмени клетки;
стимулиране на активността на фибробластите и синовиоцитите с повишено производство на простагландини и колагеназа;
пирогенен ефект, реализиран в развитието на треска;
активиране на синтеза на острофазови протеини в черния дроб, по-специално на серумния амилоиден прекурсор (този ефект може да бъде индиректен - поради стимулиране на производството на интерлевкин-6).

Между системни ефектиинтерлевкин-1, в допълнение към треска, неутрофилия и протеолиза на скелетните мускули също могат да бъдат отбелязани.

8. Интерлевкин-6, който също активира В-клетките, стимулира хепатоцитите да произвеждат протеини от острата фаза и има свойствата на b-интерферон.

9. Колониостимулиращи фактори, които насърчават образуването на гранулоцити и моноцити в костния мозък.

10. Тумор некрозисфактор (TNF), който не само наистина може да причини туморна некроза, но също така играе значителна роля в развитието на възпаление. Този полипептид, състоящ се от 157 аминокиселини, в ранната фаза на възпалителната реакция насърчава адхезията на неутрофилите към ендотела и по този начин улеснява тяхното проникване в мястото на възпалението. Той също така служи като мощен сигнал за производството на токсични кислородни радикали и е стимулатор на В-клетките, фибробластите и ендотелиума (последните два типа клетки произвеждат фактори, стимулиращи колониите).

Клинично важно е, че TNF, както и интерлевкин-1 и интерферон, потискат активността на липопротеин липаза, която осигурява отлагането на мазнини в тялото. Ето защо, когато възпалителни заболяванияЧесто има значителна загуба на тегло, която не съответства на висококалорично храненеи запазен апетит. Оттук и второто име на TNF - кахектин.

Активирането на макрофагите, което се проявява чрез увеличаване на техния размер, високо съдържание на ензими, повишаване на способността за фагоцитоза и унищожаване на микроби и туморни клетки, може да бъде неспецифично: поради стимулация от други (не са свързани със съществуващия патологичен процес) микроорганизми, минерално масло, лимфокини, продуцирани от Т-лимфоцити и в по-малка степен - В-лимфоцити.

Макрофагите участват активно в резорбцията на костите и хрущялите. Електронномикроскопското изследване разкрива макрофаги на границата на пануса и ставния хрущял, тясно свързани с частици от смлени колагенови влакна. Същото явление се наблюдава, когато макрофагите влязат в контакт с резорбируема кост.

Така играят макрофагите важна роляв развитието на възпалителния процес, неговото поддържане и хронифициране и вече априори може да се разглежда като една от основните „мишени” на антиревматичната терапия.

автори

Сарбаева Н.Н., Пономарева Ю.В., Милякова М.Н.

Съгласно парадигмата "M1/M2" има два подтипа активирани макрофаги - класически активирани (M1) и алтернативно активирани (M2), които експресират различни рецептори, цитокини, хемокини, растежни фактори и ефекторни молекули. Последните данни обаче показват, че в отговор на промени в сигналите от микросредата, макрофагите могат да проявяват уникални свойства, което не им позволява да бъдат класифицирани в нито един от тези подтипове.

Макрофагите играят основна роля в реакцията на организма към имплантирания материал – катетри, стентове, ендопротези, зъбни импланти. Макрофагите фагоцитират износващите се частици по повърхността на ставните протези, инициират възпаление в областта на протезата и остеолиза и контролират образуването на фиброзна капсула около чужди тела. Представен е кратък преглед на факторите, предизвикващи миграция, адхезия и активиране на макрофагите, анализ на техните функционални характеристики върху различни повърхности, включително биоразградими и неразградими материали in vivo и in vitro.

Въведение

Понастоящем е невъзможно да си представим съвременната медицина без използването на имплантируеми продукти, инсталирани в тялото за различни периоди с цел възстановяване на анатомията и функцията на изгубени или увредени патологичен процесоргани и тъкани. Биосъвместимостта на синтетичните материали или тъканно инженерните конструкции е основен проблем, който засяга резултатите от такива имплантации. Реакцията към протезния материал се развива в следната последователност: тъканна промяна, инфилтрация от остри клетки, след това хронично възпалениес образуването на гранулационна тъкан и фиброзна капсула. Тежестта на тези реакции определя биосъвместимостта на имплантираното устройство. Макрофагите играят основна роля в реакцията на организма към поставения материал – катетри, стентове, ендопротези, зъбни импланти и др.

Морфология на макрофагите

Макрофагите са хетерогенна клетъчна популация. Макрофагът има неправилна, звездовидна, многопроцесорна форма, гънки и микровили на клетъчната повърхност, изобилие от ендоцитни микровезикули, първични и вторични лизозоми. Кръглото или елипсоидно ядро е разположено централно, хетерохроматинът е локализиран под ядрената обвивка. Структурните характеристики на клетката до голяма степен зависят от нейната органна и тъканна принадлежност, както и от нейното функционално състояние. По този начин клетките на Купфер се характеризират с гликокаликс, алвеоларните макрофаги съдържат ламеларни (повърхностноактивни) тела, добре развит комплекс на Голджи, грапав ендоплазмен ретикулум и много митохондрии, докато в микроглиалните клетки има малко митохондрии. В цитоплазмата на перитонеалните и алвеоларните макрофаги има голям брой липидни тела, съдържащи субстрати и ензими за генериране на простагландини. Прилепналите и движещи се макрофаги образуват краткотрайни, съдържащи актин структури - подозоми - под формата на плътна централна част с излъчващи се от тях микрофиламенти. Подозомите могат да се слеят, за да образуват структури от по-висок порядък, наречени розетки, които ефективно унищожават протеините на лежащата извънклетъчна матрица.

Функции на макрофагите

Макрофагите фагоцитират чужд материал и клетъчен тъканен детрит, стимулират и регулират имунния отговор, предизвикват възпалителен отговор и участват в репаративни процеси и обмен на компоненти на извънклетъчния матрикс. Разнообразието от изпълнявани функции обяснява експресията от тези клетки на голям брой рецептори, свързани с плазмената мембрана, вътреклетъчни и секретирани. Вродените имунни рецептори PRR (рецептори за разпознаване на образи) се активират широк обхватлиганди (с изключение на CD163), осигуряващи разпознаване на силно запазени структури на повечето микроорганизми, така наречените PAMP (свързани с патогени молекулярни модели, свързани с патогени модели) и подобни ендогенни молекулярни структури DAMP (свързани с увреждане молекулни модели), образувани в резултат на увреждане и клетъчна смърт, модификация и денатурация на протеинови структури на извънклетъчния матрикс. Повечето от тях медиират ендоцитозата и елиминирането на потенциално опасни ендогенни и екзогенни агенти, но в същото време много от тях изпълняват сигнални функции, регулирайки синтеза на провъзпалителни медиатори, насърчавайки адхезията и миграцията на макрофагите (таблица).

Плазмената мембрана на моноцитите/макрофагите също експресира специализирани рецептори, които свързват един или повече структурно подобни лиганди: Fc фрагмент на имуноглобулин G, растежни фактори, кортикостероиди, хемокини и цитокини, анафилотоксини и костимулиращи молекули. Функциите на много от тези рецептори се медиират не само от свързването на лиганди, но и от взаимодействие с други рецептори (C5aR-TLR, MARCO-TLR, FcγR-TLR), което осигурява фина регулация на синтеза на про- и анти - възпалителни медиатори. Характеристика на рецепторната система на макрофагите е наличието на рецептори за улавяне на провъзпалителни цитокини и хемокини (Il-1R2 на M2a макрофаги; CCR2 и CCR5 на M2c макрофаги), чието активиране блокира вътреклетъчното предаване на съответния провъзпалителен сигнал. Експресията на клетъчните рецептори е специфична за вида, органа и тъканта и зависи от функционалното състояние на макрофагите. Подробно изследваните клетъчни рецептори на макрофагите са показани в таблицата.

Миграция на моноцити/макрофаги

Тъканните макрофаги произлизат основно от кръвни моноцити, които мигрират в тъканите и се диференцират в различни популации. Миграцията на макрофагите се насочва от хемокини: CCL2 CCL3, CCL4, CCL5, CCL7, CCL8, CCL13, CCL15, CCL19, CXCL10, CXCL12; растежни фактори VEGF, PDGF, TGF-b; фрагменти от системата на комплемента; хистамин; гранулирани протеини на полиморфонуклеарни левкоцити (PMNL); фосфолипиди и техните производни.

На начални етапивъзпалителен отговор, PMN организират и модифицират мрежа от хемокини чрез секретиране на CCL3, CCL4 и CCL19 и освобождаване на азурозидин, LL37 протеин, катепсин G, дефензини (HNP 1-3) и протеиназа 3, предварително формирани в гранули, които осигуряват адхезията на моноцитите към ендотел, като по този начин проявява свойствата на хемоатрактанти. В допълнение, гранулираните протеини на PMN индуцират секрецията на хемокини от други клетки: азурозидинът стимулира производството на CCL3 от макрофагите, а протеиназа-3 и HNP-1 индуцират синтеза на CCL2 от ендотела. PMN протеиназите са способни да активират много протеинови хемокини и техните рецептори. По този начин, протеолизата на CCL15 от катепсин G значително подобрява неговите привлекателни свойства. Апоптозните неутрофили привличат моноцити чрез сигнали, предполагаемо медиирани от лизофосфатидилхолин.

Всяко увреждане на тъканите води до натрупване на макрофаги. В областта на съдовото увреждане кръвен съсиреки тромбоцитите секретират TGF-β, PDGF, CXCL4, левкотриен В4 и IL-1, които имат силни хемоатрактивни свойства срещу моноцити/макрофаги. Увредените тъкани са източник на така наречените алармини, които включват компоненти на разрушения извънклетъчен матрикс, протеини на топлинен шок, амфотерин, АТФ, пикочна киселина IL-1a, IL-33, митохондриална ДНК на клетъчни остатъци и др. Те стимулират останалите жизнеспособни клетки на увредените тъкани и ендотел кръвоносни съдовекъм синтеза на хемокини, някои от тях са директни фактори на хемотаксиса. Инфекцията на тъканите води до появата на така наречените патоген-асоциирани молекули: липополизахариди, въглехидрати на клетъчната стена и бактериални нуклеинови киселини. Свързването им с мембранни и вътреклетъчни рецептори на макрофагите задейства процеса на експресия на хемокинови гени, които осигуряват допълнително набиране на фагоцити.

Активиране на макрофаги

Макрофагите се активират от различни сигнални молекули, причинявайки диференциацията им в различни функционални типове (фиг. 1). Класически активираните макрофаги (фенотип M1) се стимулират от IFNg, както и IFNg заедно с LPS и TNF. Основните им функции са унищожаване на патогенни микроорганизми и предизвикване на възпалителен отговор. Поляризацията в посока М1 е придружена от секреция на провъзпалителни медиатори. Те експресират рецептори за IL-1 – IL-1R1, TLRs и костимулаторни молекули, чието активиране осигурява усилване на възпалителния отговор. Наред с провъзпалителните цитокини, макрофагите секретират и противовъзпалителния цитокин IL-10, с характерно високо съотношение IL-12/IL-10. Бактерицидните свойства на М1 макрофагите се определят от продуктите свободни радикалиазот и кислород, генерирани от iNOS и NADPH оксидазния комплекс. Като ефекторни клетки в отговора на организма към бактериална инфекция, те в същото време потискат адаптивния имунен отговор чрез инхибиране на пролиферацията на стимулирани Т клетки. IL-12, секретиран от M1 макрофагите, играе ключова роля в Th1 поляризацията, а IL-1b и IL-23 насочват имунния отговор по Th17 пътя. . Последните проучвания показват, че M1 макрофагите, в допълнение към провъзпалителните свойства, проявяват репаративни свойства: те секретират VEGF, който стимулира ангиогенезата и образуването на гранулационна тъкан.

Алтернативно активиране на макрофагите (фенотип М2) се наблюдава, когато те се стимулират от интерлевкини, глюкокортикоиди, имунни комплекси, TLR агонисти и др. Те мигрират към зоните на хелминтна инвазия, натрупват се в локусите на фиброзата, при заздравяване на кожни рани и неопластични образувания. М2 макрофагите са способни на активна пролиферация in situ. Те проявяват по-голяма способност за фагоцитоза в сравнение с М1 макрофагите и експресират голямо количествоасоциирани рецептори: CD36 – рецептор за почистване на апоптотични клетки; CD206 – рецептор за маноза; CD301 – рецептор за галактозни и N-ацетилглюкозаминови остатъци; CD163 е рецептор за хемоглобин-хаптоглобиновия комплекс. Макрофагите от този тип се характеризират с ниско съотношение IL-12/IL-10.

Алтернативно активираните макрофаги се разделят на подтипове: M2a, M2b и M2c. Пример за M2a фенотип на макрофагите са клетки, които се натрупват около ларви на хелминти и протозои, чиито алергени предизвикват имунен Th2 отговор, придружен от производството на IL-4 и IL-13. Те не отделят значителни количества провъзпалителни цитокини и синтезират специален спектър от хемокини и мембранни рецептори. Смята се, че те се характеризират със синтеза на IL-10, но in vitro макрофагите не винаги произвеждат този цитокин и могат да проявяват висока транскрипционна активност на гените IL-12 и IL-6. Важна характеристика на тази популация е синтезът на IL-1 рецепторен антагонист (IL-1ra), който чрез свързване с IL-1 блокира неговите провъзпалителни ефекти.

M2a макрофагите потискат възпалителния отговор, като блокират образуването на M1 популация чрез цитокините на Th2 лимфоцитите, наети от тях, или поради произведения хемокин CCL17, който заедно с IL-10 инхибира диференциацията на макрофагите в посока M1 . M2a фенотипните клетки се считат за типични репаративни макрофаги. Синтезираният от тях хемокин CCL2 е хемоатрактант на прекурсорите на миофибробластите - фиброцити, те секретират фактори, които осигуряват ремоделиране на съединителната тъкан.

Поляризацията в посока M2b се осъществява чрез стимулиране на Fcg рецептора заедно с TLR агонисти и лиганди за IL-1 рецептора. Функционално те са близки до M1 макрофагите, произвеждат провъзпалителни медиатори и азотен оксид (NO), но в същото време се характеризират с високо нивосинтез на IL-10 и намалено производство на IL-12. M2b макрофагите увеличават производството на антитела. Синтезираният от тях хемокин CCL1 подпомага поляризацията на лимфоцитите в Th2 посока. M2c макрофагите имат супресивни свойства - те инхибират активирането и пролиферацията на CD4+ лимфоцити, причинени от антигенна стимулация и насърчават елиминирането на активирани Т клетки. In vitro подтипът M2c се получава чрез стимулация мононуклеарни фагоцитиглюкокортикоиди, IL-10, TGF-β, простагландин Е2 и др. Те нямат бактерицидна активност, произвеждат малко количество цитокини, секретират растежни фактори и някои хемокини. M2c макрофагите експресират рецептори за фагоцитоза и много провъзпалителни хемокини, които вероятно не служат за възбуждане на съответните сигнали, а са капани за провъзпалителни медиатори, блокиращи техните функции.

Природата на активирането на макрофагите не е строго определена и стабилна. Възможността за трансформация на M1 фенотипа в M2 е показана с промяна в спектъра на стимулиращите цитокини и поради ефероцитоза. След поглъщане на апоптотични клетки, макрофагите рязко намаляват синтеза и секрецията на възпалителни медиатори CCL2, CCL3, CXCL1, CXCL 2, TNF-a, MG-CSF, IL-1b, IL-8 и значително увеличават производството на TGF-b. Очаква се обратната трансформация на фенотипа M2 към M1 по време на развитието на затлъстяването.

Много автори поставят под въпрос съществуването в тялото на две ясно различими популации от макрофаги М1 и М2. Комбинация от признаци на класическо и алтернативно активиране е характерна за макрофагите на човешки кожни рани. Така, наред с цитокините TNF-a и IL-12, характерни за М1 макрофагите, те демонстрират синтеза на М2 макрофагални маркери: IL-10, CD206, CD163, CD36 и рецептори за IL-4. Вид макрофаги, различни от M1/M2 с изразена фибринолитична активност, са открити в черния дроб на мишки в модел на обратима фиброза и в човешка чернодробна тъкан с цироза. Те експресират гените на аргиназа 1, манозни рецептори и IGF, секретират MMP-9, MMP-12, проявяват изразена способност за пролиферация и фагоцитоза, но не синтезират IL-10, IL-1ra, TGF-b. Специална популация от макрофаги се образува в далака на мишката по време на инфекция с микобактерии. Те инхибират пролиферацията на Т-лимфоцитите и тяхната секреция на Th1 и Th2 цитокини, стимулирайки поляризацията в Th17. посока. Супресивните макрофаги имат уникален фенотип - те експресират гени, активни в M1 макрофагите - IL-12, IL-1b, IL-6, TNF-a, iNOS и същевременно гени CD163, IL-10, манозни рецептори и други маркери на М2 макрофаги.

Тези изследвания ясно показват, че популациите на макрофагите, образувани в естествени условия, се различават значително от популациите M1 и M2, получени in vitro. Възприемайки различни активиращи сигнали, макрофагът реагира „при поискване“, секретирайки медиатори адекватно на промените в околната среда, следователно във всеки конкретен случай се формира свой собствен фенотип, понякога, може би дори уникален.

Отговор на макрофагите към чужд материал

Контактът на макрофагите с чужд материал, както под формата на малки частици, така и под формата на обширни повърхности, води до тяхното активиране. Един от сериозни проблемив травматологията и ортопедията, свързана с реакция към чуждо тяло, е развитието на нестабилност на ставите след ендопротезиране, което според някои данни се открива при 25–60% от пациентите през първите години след операцията и не е склонно да намалява.

Повърхността на ортопедичните протези се износва с образуването на частици, които се инфилтрират меки тъкани. Химичните свойства на материала определят възможността за опсонизация на частици от протеини на кръвната плазма и вида на повърхностните рецептори, които инициират фагоцитоза. Така полиетиленът, който активира комплемента, претърпява опсонизация и се „разпознава” от рецептора на комплемента CR3, докато титаниеви частици се абсорбират от клетката чрез опсонин-независимия рецептор MARCO. Фагоцитозата на метални частици, синтетични полимери, керамика и хидроксиапатит от макрофаги задейства синтеза на провъзпалителни медиатори и индуктора на остеокластогенезата RANKL. CCL3, секретиран от макрофагите, предизвиква миграцията на остеокластите, а IL-1b, TNF-a, CCL5 и PGE2 стимулират тяхната диференциация и активиране. Остеокластите резорбират костта в областта на протезата, но неоплазмата костна тъканпотиснати, тъй като корпускуларният материал инхибира синтеза на колаген, инхибира пролиферацията и диференциацията на остеобластите и индуцира тяхната апоптоза. Възпалителният отговор, причинен от частиците на износване, се счита за основната причина за остеолизата.

Контактът на тъкани с материал, който не може да бъде фагоцитиран, инициира каскада от събития, известни като реакция на чуждо тяло или тъканна реакция. Състои се в адсорбция на плазмени протеини, развитие на възпалителен отговор, първоначално остър, впоследствие хроничен, пролиферация на миофибробласти и фибробласти и образуване на фиброзна капсула, която ограничава чуждото тяло от околните тъкани. Основните клетки на персистиращо възпаление на границата материал/тъкан са макрофагите; неговата тежест определя степента на фиброза в контактната зона. Интересът към изследването на тъканните реакции е свързан преди всичко с широко използванесинтетични материали в различни области на медицината.

Адсорбцията на протеини в кръвната плазма е първият етап от взаимодействието на имплантираните материали с телесните тъкани. Химичен състав, свободната енергия, полярността на повърхностните функционални групи, степента на повърхностна хидрофилност определят количеството, състава и конформационните промени в свързаните протеини, които са матрицата за последваща клетъчна адхезия, включително макрофаги. Най-значими в това отношение са фибриногенът, IgG, протеините от системата на комплемента, витронектин, фибронектин и албумин.

Върху почти всички чужди материали бързо се образува слой фибриноген. Върху хидрофобни повърхности фибриногенът образува монослой от плътно свързан, частично денатуриран протеин, чиито епитопи са отворени за взаимодействие с клетъчните рецептори. Върху хидрофилни материали фибриногенът по-често се отлага под формата на хлабаво многослойно покритие, а външните слоеве са слабо или практически не денатурирани, оставяйки местата на свързване недостъпни за клетъчните рецептори на макрофагите и тромбоцитите.

Много синтетични полимери имат способността да абсорбират компоненти на системата на комплемента и да я активират с образуването на С3-конвертазния комплекс. Генерираните от него фрагменти C3a и C5a са хемоатрактанти и активатори на фагоцити, iC3b действа като лиганд за рецептора на клетъчната адхезия. Каскадата на активиране може да бъде стартирана както по класически (медииран от адсорбирани JgG молекули), така и по алтернативни пътища. Последното се инициира от свързването на С3 компонента към повърхности, носещи функционални групи, например – ОН-, което води до неговата хидролиза. Алтернативният път може също да бъде включен след класическия път или заедно с него поради работата на C3 конвертазата на класическия път, която генерира фрагменти от C3b, задействащия фактор на амплификационната верига, които са фиксирани върху повърхности. Но сорбцията и дори започващата хидролиза на С3 не винаги водят до появата на усилващ сигнал. Например, C3 е силно сорбиран от поливинилпиролидон, но неговата протеолиза на тази повърхност е слабо изразена. Флуорираните повърхности, силиконът и полистиролът слабо активират комплемента. За клетъчните реакции върху чужди повърхности е важно не само активирането на системата на комплемента, но и свързването на други протеини, медиирани от нейните фрагменти.

Ролята на албумина се състои в способността му да свързва протеините от системата на комплемента. Той не насърчава адхезията на макрофагите и, за разлика от фибриногена, не индуцира техния синтез на TNF-a. Фибронектин и витронектин, протеини, богати на RGD последователности (аминокиселинни региони ARG-GLY-ASP), обикновено се намират върху имплантирани материали.

По отношение на витронектина не е известно дали той е адсорбиран директно върху повърхността на материала или е част от инактивирания мембранно атакуващ комплементен комплекс, фиксиран върху него. Значението му за развитието на тъканна реакция е, че осигурява най-здраво и дълготрайно сцепление на макрофагите. Взаимодействието на макрофагите със субстрата се осигурява от клетъчни рецептори за интегринови протеини (avβ3, a5β1, CR3), богати на RGD последователности (Таблица). Блокирането на адхезията на макрофагите с разтворими RGD миметици или отстраняването на CR3 рецептора от тяхната повърхност намалява интензивността на тъканната реакция, намалявайки дебелината на образуващата се фиброзна капсула.

Прикрепените макрофаги се сливат, за да образуват многоядрени клетки (гигантски клетки на чуждо тяло - GCTC). Индуктори на този процес са IFNg, IL-1, IL-2, IL-3, IL-4, IL-13 и GM-CSF, които стимулират експресията на манозни рецептори, които играят важна роля в клетъчното сливане. GKIT функционират като макрофаги – имат способността да фагоцитират, да генерират кислородни и азотни радикали, да синтезират цитокини и растежни фактори. Естеството на синтетичната активност на тези клетки очевидно зависи от тяхната „възраст“: в ранните етапи от развитието на тъканната реакция се експресират IL-1a, TNF-a, а по-късно се преминава към противовъзпалителни и профиброгенни медиатори - IL-4, IL-10, IL-13, TGF-β.

Реакцията на макрофагите към чужди материали е изследвана в различни условия in vitro и in vivo. В експериментите in vitro се отчитат интензивността на тяхната адхезия върху изследваната повърхност и образуването на HCIT, броят на „включените“ гени, броят на синтезираните и секретирани ензими, цитокини и хемокини. В монокултури от мононуклеарни фагоцити, прилепнали към различни повърхности, не се наблюдава тяхната поляризация в посоките М1 и М2, а образуването на макрофаги от смесен тип, секретиращи както про-, така и противовъзпалителни медиатори с изместване към последните в дългосрочен план отглеждане. Липсата на „златен стандарт” - стабилен контролен материал, доказал се при имплантиране в жив организъм, с който да се сравняват изследваните материали, както и използването на нестандартизирани макрофагови клетъчни линии, различни начинидиференцирането им затруднява съпоставянето на резултатите от работата на различни автори. Въпреки това, in vitro изследванията позволяват да се прецени цитотоксичността на материалите и да се определи реакцията на макрофагите към тяхната химическа модификация. Ценна информация е получена чрез изследване на активирането на макрофагите на повърхността на различни колагени – естествени и химически модифицирани. Нативните колагени индуцират in vitro синтеза на сигнални молекули от макрофаги, като едновременно стимулират възпалителния отговор (TNF-a, IL-6, IL-8, IL-1β, IL-12, CCL2) и го потискат (IL-1ra, IL -10), както и матрични металопротеази и техните инхибитори. . Провъзпалителните свойства на такива материали зависят от метода на децелуларизация и стерилизация на изходния материал, което значително променя неговите характеристики. Колагеновите ендопротези, получени с помощта на различни технологии от нативен колаген, варират в способността си да индуцират експресията на провъзпалителни цитокини от практически инертни до силно активни. Инжектирането на колаген с различни химикали променя характера на реакцията на макрофагите. Третирането с глутаралдехид води до цитотоксичност, изразяваща се в увреждане на цитоплазмената мембрана, нарушена адхезия и намалена жизнеспособност на макрофагите. В същото време тяхното производство на IL-6 и TNF-a се увеличава и синтезът на IL-1ra се потиска в сравнение с макрофагите, прилепнали към нативен и карбодиимид-зашит колаген. Лечението с карбодиимид осигурява оптимални свойства на колагена, който не е цитотоксичен, не предизвиква значително повишаване на секрецията на провъзпалителни цитокини и металопротеази и не потиска синтеза на IL-10 и IL-1ra в сравнение с естествения колаген.

За да се намали реакцията на тъканите, компоненти на междуклетъчната матрица, естествени или модифицирани, се въвеждат в колагеновите материали. J. Kajahn и др. (2012) създадоха in vitro имитация на провъзпалителната микросреда на ендопротези, която насърчава диференциацията на моноцитите в посока М1. При същите условия, допълнително сулфатиран Хиалуронова киселина, въведен в колагеновия субстрат, намалява секрецията на провъзпалителни цитокини от макрофагите и повишава производството на IL-10. Според авторите това показва M2 поляризация на макрофагите, насърчавайки регенерацията и възстановяването на функционалните свойства на околните тъкани. Отговорът на макрофагите към бавно разградими и стабилни материали in vitro е като цяло еднакъв и подобен на отговора към биоматериали, въпреки че все още се забелязва известна специфичност на отговора. Титан, полиуретан, полиметилметакрилат, политетрафлуоретилен са слаби индуктори на възпалителни медиатори, въпреки че титанът насърчава по-висока секреция на TNF-a и IL-10 от полиуретана, а особеността на полипропилена е да стимулира производството на профиброгенния хемокин CCL18. PEG, предложен като субстрат за клетъчен трансфер, причинява рязка, но бързо нарастваща експресия на IL-1β, TNF-a, IL-12, но неговата кополимеризация с клетъчно адхезивен олигопептид подобрява биосъвместимостта на материала, значително намалявайки експресията на провъзпалителни цитокини.

Отговорът на макрофагите към различни материали in vitro не характеризира напълно тяхното поведение в тялото. В монокултурите няма фактори на взаимодействие с други клетъчни популации и фенотипният полиморфизъм не се взема предвид - в естествени условия не само моноцитните прекурсори мигрират към импланта, но и зрелите тъканни макрофаги, чийто отговор може да се различава значително от тези набирани от кръвта. Изследването на секреторната активност на макрофагите около ендопротези, инсталирани в животински и човешки тъкани, е много трудно. Основният метод за характеризиране на макрофагите въз основа на M1-M2 парадигмата in situ бяха данни от имуноцитохимия на маркерните протеини iNOS, CD206, CD163, CD80, CD86. Предполага се, че наличието на тези маркери в макрофагите in vivo определя тяхната поляризация в посоките М1 и М2 със синтеза на съответните спектри на цито- и хемокини, но като се има предвид възможността за съществуване на макрофаги от смесен тип, тази характеристика не е съвсем правилно.

Експериментите in vivo обаче позволяват да се проследи съдбата на имплантирания материал и динамиката на реакцията на макрофагите за дълъг период от време, което е особено важно за доживотни ендопротези и устройства. Най-изследвани в този аспект са разградимите биоматериали на базата на колаген. Първите възпалителни клетки, които мигрират към такива материали, са PMN, но този ефект е преходен и популацията на втората вълна е представена от макрофаги. Тяхната реакция зависи от физикохимичните свойства на колагена. Колкото по-сурова е химическата обработка, толкова повече колагенът се различава от нативния, толкова по-чужд става той за макрофага и толкова по-изразена е тъканната реакция. Фрагменти от импланти, направени от бавно разграждащ се зашит колаген, инсталирани между мускулните слоеве на коремната стена на плъх, насърчават образуването на GCI и капсулирането на материала. Мигриращите макрофаги, съдейки по експресията на CCR7 и CD206 рецепторите, могат да бъдат приписани в някои случаи на M1 фенотипа, но в много случаи не е възможно да се определи тяхната принадлежност към известните фенотипове.

С течение на времето около импланта се появяват М2 макрофаги, които се намират предимно във фиброзната капсула. Ендопротезите, направени от незашит свински, човешки и говежди колаген и диизоцианатно зашит овчи колаген, които бързо се разрушават в тялото на плъха, стимулират новото образуване на пълноценна съединителна и мускулна тъкан. Те не допринасят за образуването на HCIT и не са капсулирани. Някои мононуклеарни фагоцити, натрупващи се на интерфейса тъкан/материал, нямат M1/M2 фенотипни маркери, някои съдържат и двата маркера, а някои са M2 макрофаги. М1 субпопулацията от макрофаги отсъства при такива импланти. Хистоморфометричният анализ показа положителна корелация между броя на макрофагите, носещи маркери на фенотипа M2 в ранните етапи на развиващата се тъканна реакция и показателите за успешно тъканно ремоделиране в зоната на имплантиране.

Тъканната реакция към неразградимите материали съществува през цялото време на тяхното присъствие в организма. Интензитетът му е модулиран физични и химични свойстваматериали: полиестер, политетрафлуоретилен, полипропилен - първият полимер причинява най-изразено възпаление и сливане на макрофаги, последният - минимум, а тежестта на фиброзата за всички тези материали положително корелира с количеството GCIT на повърхността на синтетичните полимери . Въпреки големия брой изследвания, които изучават възпалителния отговор на различни материали, характеристиките на макрофагите, натрупващи се върху тях, не са достатъчно проучени. М.Т. Wolf и др. (2014) показват, че предимно макрофаги с M1 фенотипни маркери (CD86+CD206-) се натрупват върху нишките и между възлите на полипропиленова мрежа, имплантирана в коремната стена на плъх.

Гел от междуклетъчната матрица на съединителната тъкан, нанесен върху полипропилен, намалява броя на М1 макрофагите и GCT и в същото време инхибира растежа на микросъдовете. Това явление е в добро съгласие с резултатите от проучвания, демонстриращи експресията на М1 ангиогенни фактори от раневите макрофаги и потискането на васкулогенезата по време на тяхната блокада. Малко се знае за синтетичната активност на макрофагите и спектъра на техните биологично активни молекули, които осигуряват тъканни реакции. При мишка макрофагите, секретиращи IL-6 и CCL2, IL-13 и TGF-β, се натрупват в периферията на зоната за имплантиране на найлонова мрежа и в същото време IL-4 се експресира в клетъчната популация, включително в GCIT , прилепнал към влакната на ендопротезата, IL-10, IL-13 и TGF-β. IL-4 и IL-13 са мощни профиброгенни медиатори; те не само поляризират макрофагите в посока М2а, насърчавайки производството на растежни фактори, но също така, чрез индуциране на TGF-β експресия от фибробластите, стимулират техния синтез на колаген. IL-10 и CCL2 също имат профиброгенен ефект, осигурявайки хемотаксис на прекурсорите на миофибробластите - фиброцити. Може да се предположи, че именно макрофагите създават благоприятна среда за развитие на фиброза около неразградимите материали.

Образуването на фиброзна тъкан може да има както отрицателни, така и положителни ефекти върху резултатите на пациента. В херниологичната практика трансформацията на фиброзна тъкан, свързана с имплантирането на полипропиленова ендопротеза, е един от основните проблеми (фиг. 2, собствени данни), което на фона на нерационалната хирургична тактика води до развитие на рецидивиращи хернии при 15– 20% от случаите различни локализации.

През последните години особено интензивно се развиват технологиите за дентална имплантация, базирани на интеграция. монтирани конструкциипоради развитието на съединителната тъкан (фиг. 3, собствени данни). Въпреки факта, че фиброинтеграцията на импланти е призната от редица специалисти като валидна опция, търсенето на нови материали, които насърчават процесите на остеоинтеграция, продължава.

В тази връзка изследването на клетъчните популации в областта на протезата, разработването на методи и подходи за блокиране на прекомерна възпалителна реакция, водеща до фиброза, и стимулиране на репаративната регенерация на мястото на имплантиране на различни материали са от голямо значение.

Заключение

Макрофагите са полиморфна популация от клетки, чийто фенотип се определя от сигнали от микросредата. Те играят решаваща роля в реакцията на организма към чужд материал, използван за ендопротезиране, катетеризация, стентиране и други видове лечение. Естеството на реакцията и степента на нейната тежест зависят както от размера на имплантирания материал, така и от неговите физикохимични свойства и могат да имат както положителни, така и отрицателни последици за тялото на пациента. За разградими материали на базата на колаген е показана зависимостта на вида на активиране на макрофагите и скоростта на регенерация на съединителната тъкан от метода на обработка на колагеновите суровини. Това разкрива големи възможности за специалисти, разработващи нови методи за тъканна децелуларизация, химическа модификация и стерилизация на колагенови материали с цел получаване на импланти за регенеративна медицина.

Проблемите, свързани с активирането на макрофагите от неразградими материали, очевидно трябва да бъдат решени по различен начин. Макрофагите, фагоцитиращи износването на микрочастици по повърхността на ставните ендопротези, и макрофагите, мигриращи към обширните повърхности на синтетичните импланти, инициират дълготрайно персистиращо възпаление, остеолиза в първия случай и фиброза във втория. Смекчаването на този ефект най-вероятно ще бъде постигнато чрез блокиране на насочената миграция, адхезия и активиране на моноцити/макрофаги, което ще изисква по-задълбочени познания за тези процеси, отколкото имаме в момента.

МАКРОФАГИ(Гръцки, макрос голям + фагос поглъщащ) - клетки на съединителната тъкан с активна подвижност, адхезивност и изразена способност за фагоцитоза. М. са открити от И. И. Мечников; той е първият, който установява ролята им в защитните и други реакции на тялото и предлага термина „макрофаги“, подчертавайки разликите между тези клетки и по-малките клетки - „микрофаги“ (т.е. сегментирани левкоцити, неутрофили), които фагоцитират само малки чужди частици, например микроби. М. са описани под различни имена: класматоцити на Ранвие, рагиокринни клетки, адвентициални клетки, блуждаещи клетки в покой, пиролови клетки, полибласти, амебоидни, металофилни клетки, макрофагоцити, хистиоцити. Повечето от тези термини са само от исторически интерес.

М., както всички клетки на съединителната тъкан, имат мезенхимален произход и в постнаталната онтогенеза се диференцират от хематопоетичните стволови клетки (виж Хемопоеза), преминавайки последователно през етапите на монобласт, промоноцит и моноцит в костния мозък. Последните циркулират в кръвта и, преминавайки в тъканите, се превръщат в М. М. се различават между свободни (мигриращи) и фиксирани в тъканите. М. също се разделят на хематогенни, образувани от моноцити, които току-що са излезли от кръвта, и хистиогенни, които преди това са присъствали в тъканите. В зависимост от местоположението се различават М. от свободна съединителна тъкан - хистиоцити (виж), черен дроб - звездовидни ретикулоендотелиоцити (клетки на Купфер), белодробни - алвеоларни М., серозни кухини - перитонеална и плеврална М., М. на костен мозък и лимфни органи, глиални макрофаги c. н. с. (микроглия). Остеокластите очевидно също произхождат от M.

М., бидейки последен етапдиференциация на мононуклеарни фагоцити, не се делят чрез митоза. Изключение може да бъде М. в огнища на хронично възпаление. Въз основа на техния общ произход от хематопоетична стволова клетка, структурата и функцията на М. и техните прекурсорни клетки (моноцити и др.), Съгласно класификацията, публикувана в Бюлетина на СЗО (1973), са включени в системата на мононуклеарните фагоцити . За разлика от тях, ретикулоендотелната система (виж) обединява клетки, които имат различен произходи имащи способността да фагоцитират: ретикуларни клетки, ендотелни клетки (по-специално синусоидални капиляри на хемопоетични органи) и други елементи.

Структурата на М. е разнообразна, в зависимост от фагоцитната активност, свойствата на абсорбирания материал и др. (Фиг. 1). За разлика от своите предшественици, моноцити (виж Левкоцити), М. са големи по размер (20-100 микрона) и съдържат много плътни цитоплазмени гранули и митохондрии; в слабо базофилната (понякога оксифилна) цитоплазма често се виждат остатъци от фагоцитиран материал. Ядрото е сферично, бобовидно или неправилна форма. Когато се наблюдава във фазов контрастен микроскоп, в М. се разкрива характерна вълнообразна клетъчна мембрана, която прави вълнообразни движения. Електронната микроскопия разкрива добре развит ламеларен комплекс в М. (вижте Комплекс на Голджи), обикновено малко количество гранулиран ендоплазмен ретикулум. Отражение на фагоцитната активност са плътните цитоплазмени гранули - лизозоми (виж), фагозоми, мултивезикуларни остатъчни тела - т.нар. миелинови фигури (фиг. 2). Наблюдават се също микротубули и снопчета микрофиламенти.

Функцията, стойността на М. се определя от тяхната висока способност да абсорбират и обработват плътни частици - фагоцитоза (виж) и разтворими вещества - пиноцитоза (виж).

Значението на макрофагите за имунитета

М. са вид хранилище на антигени, влизащи в тялото (виж), които се намират в него под формата на детерминанти (части от молекулата на антигена, които определят неговата специфичност), състоящи се от най-малко 5 пептида. Антигените се подлагат на специална обработка: чрез взаимодействие с мембранните рецептори антигените предизвикват активиране на техните лизозомни ензими и увеличаване на синтеза на ДНК.

М. играят много важна роля в индуцирането на образуването на антитела, разрезът изисква и трите вида клетки (макрофаги, Т- и В-лимфоцити). Антигенът, свързан с различни фракции на M. (мембрани, лизозоми), е много по-имуногенен от естествения антиген. След обработка в M., антигените достигат до Т- и В-лимфоцитите (вижте Имунокомпетентни клетки). М., съдържащи антиген, първо реагират с Т-клетките и едва след това В-клетките "започват да работят". Взаимодействието на М. с Т-клетките се регулира от Н-антигени или генен продукт, свързан с генната система за хистосъвместимост (виж Трансплантационен имунитет).

Антиген-активираните В клетки произвеждат опсонини (виж), които подобряват контакта на М. с антигенен материал; в същото време Fab фрагментите на антитялото (вижте) взаимодействат с детерминантите на антигена и Fc фрагментите са прикрепени към повърхността на М. Това стимулира синтеза на аденил циклаза и повишава производството на 3,5 "-AMP , който насърчава пролиферацията и диференциацията на В лимфоцитите.

Макрофагите, Т и В лимфоцитите взаимодействат помежду си, използвайки различни разтворими фактори, освободени от тези клетки след антигенна стимулация. Предполага се, че повечето разтворими фактори се секретират от Т-лимфоцити. Chem. природата на тези фактори не е проучена. Прехвърлянето на имунол, информация от М. към лимфоцитите се осъществява при директен контакт на тези клетки. Механизмът на това предаване е "залепването" на М. към лимфоцита, което е придружено от издуване на цитоплазмата на М., след което краищата се сливат с израстъка на цитоплазмата на лимфоцита. М. синтезират голямо количество неспецифични факториимунитет: трансферин, комплемент, лизозим, интерферон, пирогени и др., които са антибактериални фактори.

М. играят важна роля в антимикробните и антивирусните клетъчен имунитет, което се улеснява от относително дългата продължителност на живота на тези клетки (от около един до няколко месеца), както и от развитието на имунния отговор на организма. Те изпълняват най-важната функция за освобождаване на тялото от чужди антигени. Смилането на микроби или немикробни агенти, патогенни гъбички, протозои, продукти от техните собствени променени клетки и тъкани се извършва с помощта на лизозомни ензими М.

Както показват многобройни изследвания, идеята на И. И. Мечников за значението на фагоцитните клетки в имунитета (виж) е вярна не само за бактериите, но и за вирусите. М., особено имунизираните животни, участват активно в унищожаването на вирионите (вижте Вируси), въпреки факта, че вирусите са по-устойчиви на действието на ензимите и процесът на тяхното унищожаване е по-малко енергичен от процеса на унищожаване на бактериите . М. изпълняват защитна функция на различни етапи от инф. процес: те са бариера на мястото на входната врата на инфекцията и на етапа на виремия, когато ограничаването на разпространението на вируса е предотвратено от M. на черния дроб, далака и лимфните възли. С помощта на М. се ускорява процесът на отстраняване на вируса от тялото, или по-точно на комплекса антиген-антитяло (виж реакцията антиген-антитяло). М., получени от неимунизирани и имунизирани животни, активно фагоцитират вирусите на грип, ваксиния, миксома и ектромелия. От имунната М. грипният вирус може да бъде изолиран само в рамките на няколко часа, докато от неимунната М. се изолира в рамките на няколко дни.

Блокирането на M. в експеримент с антимакрофагов серум, силиций, карагенан (полигалактоза с високо молекулно тегло) води до влошаване на хода на редица бактериални и вирусни инфекции. Въпреки това, с някои вирусни заболяванияМ. не само не са в състояние да предотвратят инфекцията, но освен това поддържат възпроизвеждането на вируси (например вируси на лимфоцитен хориоменингит), които продължават да съществуват дълго време в тялото, допринасяйки за развитието на автоимунни заболявания.

Проведени са проучвания, които показват участието на M. в цитотоксичния ефект на сенсибилизираните лимфоцити върху целевите клетки. Експериментът показа, че отстраняването на М от популацията на имунните лимфоцити причинява значително отслабване на цитотоксичния ефект на левкоцитите върху клетките на някои тумори и че прогнозата на заболяването е по-благоприятна, колкото по-активен М се съдържа в лимфните възли регионален към тумора. Проучването на реакциите на имунната система на реципиента по време на трансплантация на органи и тъкани показа, че М. участват в отхвърлянето на трансплантанта и в елиминирането на чужди клетки от тялото (виж Трансплантация).

Библиография: Burnet F. M. Клетъчна имунология, прев. от англ., М., 1971; Van Furth R. et al., Система от мононуклеарни фагоцити, нова класификация на макрофаги, моноцити и техните прекурсорни клетки, Bull. СЗО, том 46, № 6, стр. 814, 1973, библиогр.; Zdrodovsky P. F. Проблеми на инфекцията, имунитета и алергиите, М., 1969, библиогр.; Косяков П. Н. и П о в Н о в и 3. I. Антивирусен имунитет, М., 1972; Петров Р. В. Имунология и имуногенетика, М., 1976, библиогр.; Учител И. Я. Макрофаги в имунитета, М., 1978; A 1 1 is o и A. S. Взаимодействия на компоненти на комплемента на антитела и различни видове клетки в имунитета срещу вируси и пиогенни бактерии, трансплантация. Rev., v. 19, стр. 3, 1974, библиогр.; Carr I. Макрофагът, L.-N.Y., 1973; Гордън С. а. S o h n Z. Макрофагът, Int. Rev. Cytol., v. 36, стр. 171, 1973, библиогр.; Имунобиология на макрофага, изд. от D. S. Nelson, N. Y., 1976; Мононуклеарни фагоцити в имунитета, изд. от R. van Furth, Oxford, 1975; Wahl S. M. a. о. Ролята на макрофагите в производството на лимфокини от Т и В лимфоцити, J. Immunol., v. 114, стр. 1296, 1975.

Н. Г. Хрушчов; М. С. Бердинских (имунол.).

Клетките на макрофагалната система включват:

чернодробни Купферови клетки;

Всички тези клетки имат общи свойства, което ви позволява да ги комбинирате във физиологична система:

Образуването на макрофаги протича на няколко етапа:

стволови клетки;

монобласт;

промоноцит;

моноцит от костен мозък;

моноцит от периферна кръв;

тъканен макрофаг.

Клетките на макрофагалната система участват в имунните процеси на тялото; например, за развитието на целенасочен имунен отговор е необходимо първично взаимодействие на антигена с макрофага. Макрофагът преработва антигена в имуногенна форма, след което влиза в контакт с лимфоцитите, което води до тяхната имунна стимулация. Като цяло, имунният отговор възниква след многоетапно взаимодействие на макрофаги с G- и B-лимфоцити

Макрофагалната система (system macrophagorum) е набор от клетки на моноцитния зародиш на миелопоезата, способен на фагоцитоза, който участва в образуването на имунитет и в поддържането на постоянството на вътрешната среда на тялото (синоними - ретикулоендотелен апарат, мононуклеарен фагоцит система).

Органите на концентрация на клетките на ретикулоендотелната система са костният мозък, далакът, Лимфните възли. Тази колекция от клетки се нарича макрофагова система, тъй като нейните основни елементи са хистиоцити.

Клетките на макрофагалната система включват:

ретикуларни и ендотелни клетки на черния дроб, далака, костния мозък, лимфните възли;
чернодробни Купферови клетки;
макрофаги - хистиоцити от рехава съединителна тъкан;
адвентициални клетки на кръвоносните и големите лимфни съдове.

Всички тези клетки имат общи свойства, което им позволява да бъдат комбинирани в една физиологична система:

способност за абсорбиране на вещества, суспендирани в кръвта;
способността за фагоцитоза - процес на улавяне и смилане на патогени на инфекциозни заболявания и мъртви клетки;
участие в хемопоезата по два начина - унищожаване на остарели кръвни клетки с помощта на продуктите от тяхното разрушаване; образуването на кръвни клетки, чиято клетка-майка е ретикуларната клетка (около централния макрофаг се образуват хематопоетични острови, които организират еритропоезата на еритробластичния остров);
участие в имунни реакции чрез образуване на антитела в клетъчни производни на ретикулоендотелната система;
метаболитна функция – участие на макрофагите в метаболизма на желязото.

Образуването на макрофаги протича на няколко етапа:

стволови клетки;
монобласт;
промоноцит;
моноцит от костен мозък;
моноцит от периферна кръв;
тъканен макрофаг.

Клетките излизат от костния мозък на моноцитен или промоноцитен етап и след това циркулират в кръвта в продължение на 36 часа.

Макрофагите на тъканите и серозните кухини имат почти сферична форма, нагъната повърхност, а цитоплазмата съдържа голям брой храносмилателни вакуоли - лизозоми и фаголизозоми. Вътре в лизозомите има хидролитични ензими, благодарение на които се извършва смилането на абсорбираните вещества. Макрофагите, наред с други неща, са секреторни клетки и секретират лизозим, еластаза, колагеназа, фактори на комплемента С2, С3, С4, С5, плазминогенни активатори, интерферон.

Статия за конкурса „био/мол/текст”:Имунната система е мощна многопластова защита на нашето тяло, която е удивително ефективна срещу вируси, бактерии, гъбички и други патогени отвън. В допълнение, имунната система е в състояние ефективно да разпознава и унищожава трансформирани собствени клетки, които могат да се дегенерират в злокачествени тумори. Въпреки това, неизправностите в имунната система (по генетични или други причини) водят до факта, че един ден злокачествени клеткивземане под управление. Обраслият тумор става нечувствителен към атаки от тялото и не само успешно избягва разрушаването, но и активно „препрограмира“ защитните клетки, за да отговори на собствените си нужди. Чрез разбирането на механизмите, които туморите използват за потискане на имунния отговор, можем да разработим контрамерки и да се опитаме да изместим баланса към активиране на собствените защитни сили на тялото за борба с болестта.

Тази статия беше представена на конкурса за научно-популярни произведения „био/мол/текст”-2014 в категорията „Най-добра рецензия”.

Основен спонсор на състезанието е напредничавата компания Genotech.
Състезанието беше подкрепено от RVC OJSC.

Тумор и имунитет – драматичен диалог в три части с пролог

Отдавна се смята, че причината за ниската ефективност на имунния отговор при рак е, че туморните клетки са твърде подобни на нормалните, здрави, за да може имунната система, настроена да търси „непознати“, да ги разпознае правилно. Това именно обяснява факта, че имунната система най-успешно се съпротивлява на тумори от вирусен характер (честотата им рязко нараства при хора, страдащи от имунна недостатъчност). По-късно обаче стана ясно, че това не е единствената причина.

Ако тази статия се занимава с имунните аспекти на рака, тогава работата „В света няма по-ужасни нокти...“Можете да прочетете за характеристиките на метаболизма на рака. - Ед.

Оказа се, че взаимодействието ракови клеткис имунната система е много по-гъвкав. Туморът не просто се "скрива" от атаки, той може активно да потиска локалния имунен отговор и да препрограмира имунни клетки, принуждавайки ги да обслужват собствените си злокачествени нужди.

„Диалогът“ между дегенерирала клетка, излязла извън контрол, с нейното потомство (т.е. бъдещ тумор) и тялото се развива на няколко етапа и ако в началото инициативата е почти изцяло на страната на защитните сили на тялото, тогава в края (в случай на развитие на заболяване) - отива на страната на тумора. Преди няколко години имунолозите, занимаващи се с рака, формулираха концепцията за „имуноредактиране“ ( имуноредактиране), описващи основните етапи на този процес (фиг. 1).

Фигура 1. Имуноредактиране (имуноредактиране) по време на развитието на злокачествен тумор.

Първият етап от имуноредактирането е процесът на елиминиране ( елиминиране). Под въздействието на външни канцерогенни фактори или в резултат на мутации нормалната клетка се „трансформира“ - придобива способността да се дели неограничено и да не реагира на регулаторните сигнали на тялото. Но в същото време, като правило, той започва да синтезира специални „туморни антигени“ и „сигнали за опасност“ на повърхността си. Тези сигнали привличат клетки на имунната система, предимно макрофаги, естествени клетки убийци и Т клетки. В повечето случаи те успешно унищожават „развалените“ клетки, прекъсвайки развитието на тумора. Въпреки това, понякога сред тези „предракови“ клетки има няколко, чиято имунореактивност - способността да предизвикат имунен отговор - е отслабена по някаква причина, те синтезират по-малко туморни антигени, по-слабо се разпознават от имунната система и след като са преживели първата вълна на имунния отговор, продължават да се делят.

В този случай взаимодействието на тумора с тялото навлиза във втория етап, етапа на равновесие ( равновесие). Тук имунната система вече не може напълно да унищожи тумора, но все още е в състояние ефективно да ограничи растежа му. В такова „равновесно“ (и неоткриваемо от конвенционалните диагностични методи) състояние микротуморите могат да съществуват в тялото с години. Такива латентни тумори обаче не са статични - свойствата на клетките, които ги изграждат, постепенно се променят под въздействието на мутации и последваща селекция: сред делящите се туморни клетки, тези, които са по-способни да устоят на имунната система, получават предимство и в крайна сметка клетки се появяват в тумора - имуносупресори. Те са в състояние не само пасивно да избягват унищожаването, но и активно да потискат имунния отговор. По същество това е еволюционен процес, при който тялото несъзнателно „развъжда“ точния вид рак, който ще го убие.

Този драматичен момент бележи прехода на тумора към третия етап на развитие - избягване ( бягство), - при които туморът вече е нечувствителен към активността на клетките на имунната система, освен това обръща тяхната дейност в своя полза. Започва да расте и метастазира. Именно този вид тумор обикновено се диагностицира от лекарите и се изследва от учените - двата предишни стадия протичат скрито и представите ни за тях се основават главно на интерпретацията на редица косвени данни.

Дуализъм на имунния отговор и неговото значение в канцерогенезата

Има много научни статии, описващи как имунната система се бори с туморните клетки, но също толкова голям брой публикации показват, че присъствието на клетки на имунната система в непосредствената туморна среда е отрицателен фактор, който корелира с ускорен растежи ракови метастази. В рамките на концепцията за имуноредактиране, която описва как природата на имунния отговор се променя с развитието на тумора, такова двойно поведение на нашите защитници най-накрая получи обяснение.

Ще разгледаме някои от механизмите за това как се случва това, използвайки макрофагите като пример. Туморът използва подобни техники, за да заблуди други клетки на вродения и придобития имунитет.

Макрофаги - "клетки войни" и "лечебни клетки"

Макрофагите са може би най-известните клетки на вродената имунна система - с изследването на техните способности за фагоцитоза Мечников поставя началото на класическата клетъчна имунология. В тялото на бозайниците макрофагите са бойният авангард: като първи откриват врага, те не само се опитват да го унищожат сами, но и привличат други клетки на имунната система на бойното поле, като ги активират. И след унищожаването на чужди агенти, те започват активно да участват в елиминирането на причинените щети, развивайки фактори, които насърчават заздравяването на рани. Туморите използват тази двойна природа на макрофагите в своя полза.

В зависимост от преобладаващата активност се разграничават две групи макрофаги: М1 и М2. М1 макрофагите (наричани още класически активирани макрофаги) - „войни“ - са отговорни за унищожаването на чужди агенти (включително туморни клетки), както директно, така и чрез привличане и активиране на други клетки на имунната система (например Т-убиец клетки). М2 макрофагите - "лечители" - ускоряват регенерацията на тъканите и осигуряват заздравяването на рани.

Наличието на голям брой М1 макрофаги в тумора инхибира растежа му, а в някои случаи дори може да причини почти пълна ремисия (унищожаване). И обратното: М2 макрофагите отделят молекули – растежни фактори, които допълнително стимулират деленето на туморните клетки, т.е. благоприятстват развитието злокачествено образувание. Експериментално е доказано, че М2 клетките („лечители”) обикновено преобладават в туморната среда. Още по-лошо: под въздействието на вещества, секретирани от туморни клетки, активните М1 макрофаги се „препрограмират“ в М2 тип, спират да синтезират антитуморни цитокини като интерлевкин-12 (IL12) или тумор некрозис фактор (TNF) и започват да секретират заобикаляща средамолекули, които ускоряват растежа на тумора и покълването на кръвоносните съдове, които ще осигурят неговото хранене, като туморен растежен фактор (TGFb) и съдов растежен фактор (VGF). Те спират да привличат и инициират други клетки на имунната система и започват да блокират локалния (антитуморен) имунен отговор (фиг. 2).

Фигура 2. M1 и M2 макрофаги:тяхното взаимодействие с тумора и други клетки на имунната система.

Протеините от семейството на NF-kB играят ключова роля в това препрограмиране. Тези протеини са транскрипционни фактори, които контролират активността на множество гени, необходими за M1 активиране на макрофаги. Най-важните членове на това семейство са p65 и p50, които заедно образуват p65/p50 хетеродимера, който в макрофагите активира много гени, свързани с острия възпалителен отговор, като TNF, много интерлевкини, хемокини и цитокини. Експресията на тези гени привлича все повече и повече имунни клетки, „подчертавайки“ зоната на възпаление за тях. В същото време друг хомодимер от семейството на NF-kB - p50/p50 - има противоположна активност: чрез свързване със същите промотори, той блокира тяхната експресия, намалявайки степента на възпаление.

И двете дейности на NF-kB транскрипционните фактори са много важни, но балансът между тях е още по-важен. Доказано е, че туморите специфично освобождават вещества, които нарушават синтеза на протеин p65 в макрофагите и стимулират натрупването на инхибиторния комплекс p50/p50. По този начин (в допълнение към редица други), туморът превръща агресивните М1-макрофаги в неволни съучастници на собственото си развитие: М2-тип макрофаги, възприемайки тумора като увредена област от тъканта, включват програма за възстановяване, но растежните фактори, които отделят, само добавят ресурси за растеж на тумора. Това завършва цикъла – растящият тумор привлича нови макрофаги, които се препрограмират и стимулират неговия растеж вместо унищожаване.

Реактивирането на имунния отговор е съвременна посока в противораковата терапия

По този начин в непосредствената среда на туморите има сложна смес от молекули, както активиращи, така и инхибиращи имунния отговор. Перспективите за развитие на тумор (и следователно перспективите за оцеляване на организма) зависят от баланса на съставките на този "коктейл". Ако имуноактиваторите преобладават, това означава, че туморът не се е справил със задачата и ще бъде унищожен или растежът му ще бъде силно инхибиран. Ако имуносупресивните молекули преобладават, това означава, че туморът е успял да вземе ключа и ще започне да прогресира бързо. Като разберем механизмите, които позволяват на туморите да потискат имунната ни система, можем да разработим контрамерки и да изместим баланса към елиминирането на туморите.

Експериментите показват, че "препрограмирането" на макрофагите (и други клетки на имунната система) е обратимо. Следователно една от обещаващите области на онкоимунологията днес е идеята за „реактивиране“ на собствените клетки на имунната система на пациента, за да се подобри ефективността на други методи на лечение. При някои видове тумори (например меланоми) това позволява постигане на впечатляващи резултати. Друг пример, открит от групата на Меджитов, е обикновеният лактат, молекула, която се произвежда при липса на кислород в бързорастящите тумори поради ефекта на Варбург. Тази проста молекула стимулира препрограмирането на макрофагите, което ги кара да поддържат растежа на тумора. Лактатът се транспортира в макрофагите през мембранните канали и потенциалната терапия е да блокира тези канали.