MACROFAGE: CARACTERISTICI, FORMARE, TIPURI, FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025

Cele macrofage sunt celule fagocitare care aparțin uneia dedicate multor tipuri de celule prezente în țesutul conjunctiv. Ele există ca celule mobile și fixe și sunt efectori importanți în cadrul sistemului imunitar.

Ele aparțin sistemului fagocitic mononuclear, care include, pe lângă macrofage, monocite, promonocite și celulele lor precursoare. Principala funcție a celulelor aparținând acestui sistem este de a „curăța” sângele, limfa și alte țesuturi prin ingerarea sau fagocitoza diferitelor particule.

Macrofagul care fagocitează o celulă fungică patogenă (Sursa: Carolina Coelho prin Wikimedia Commons)

Macrofagele sunt derivate din măduva osoasă, sunt distribuite în întregul corp și au forme și caracteristici diferite, care depind adesea de țesutul în care se găsesc, de gradul lor de diferențiere și de vârsta sau timpul de viață al organismului în care se află. studiu.

Sunt una dintre cele mai plastice celule ale sistemului hematopoietic, deoarece se găsesc în toate țesuturile corpului și au diferite funcții: participă la procesele de dezvoltare, la întreținerea homeostazei corporale, la repararea țesuturilor și la sistemul imunitar .

Una dintre principalele sale funcții este strâns asociată cu apărarea imunitară a organismului, deoarece activitatea sa fagocitică este reglată de componente ale sistemului complementar și imunoglobuline (ambele componente ale sistemului de răspuns imun).

Au fost descoperite în urmă cu mai bine de un secol, dar au fost definite ca celule „ancestrale” din filogenia metazoană. În timpul descoperirii sale, nu numai că a fost evidențiată capacitatea sa fagocitară, ci și capacitatea sa de a distinge între sine și străin, cu care s-a născut conceptul de imunitate înnăscută.

Descoperire

Primele celule fagocitice au fost descrise dintr-un studiu realizat cu broaște în 1883 de zoologul rus Elie Metchnikoff, care nu numai că a descris funcția lor în apărarea împotriva agenților străini, ci și capacitatea acestor celule de a elimina celulele care moare sau senescent în gazdă și identifică-i pe cel din ciudat.

Metchnikoff a fost un cercetător de frunte, menționat ca tatăl imunologiei moderne, care a adus contribuții importante la dezvoltarea imunologiei ca o nouă disciplină. Descoperirile lor au stabilit, de asemenea, o relație omologică între sistemul imunitar nevertebrat și cel al mamiferelor.

Odată cu descrierea sa despre fagocite și procese fagocitice, acest cercetător, care a primit premiul Nobel în urmă cu mai bine de o sută de ani (în 1908), a descoperit unul dintre cele mai intrigante mecanisme ale imunității înnăscute.

Experimentele lor au constat în larve „provocatoare” sau „deranjante” ale unei specii de stele marine cu spine, pentru a le stimula celulele imune și pentru a studia reacția lor la invazia acestor agenți străini. Cu aceasta, el a observat aspectul de celule cu caracteristici speciale care „mâncau” aceste structuri.

El a inventat termenul „fagocite” (din grecescul „plată” - devorează și „cito” - celulă) la celulele pe care le-a observat și la procesul care a efectuat „fagocitoza”, însă relevanța acestei descoperiri nu a devenit evidentă până la unii ani mai târziu, cu descoperirile lui Paul Ehrlich legate de imunitatea humorală și anticorpii.

caracteristici

Celulele asemănătoare macrofagului au multe caracteristici în diferitele organisme multicelulare unde pot fi găsite. Acestea sunt transportate de la locurile lor de producție în diferite părți ale corpului, în moduri diferite, în funcție de existența unui sistem sanguin sau nu.

Caracteristicile cele mai distinctive ale macrofagelor includ capacitatea lor fagocitară, mobilitatea multor dintre ele și capacitatea lor biosintetică, care este însoțită de o mare diversitate de modele de expresie genică.

În starea lor activă, acestea sunt celule extrem de dinamice, cu trafic intens de membrană. În ele apar diferite procese de fuziune și fisiune de membrană, asociate cu endocitoză și fagocitoză.

Aceste celule specializate pot fi clasificate drept „de lungă durată”, deoarece, aparent, trăiesc pentru perioade lungi de timp în țesuturile periferice ale corpului. Mai mult, ele sunt înlocuite continuu prin diferențierea celulelor progenitoare de măduva osoasă, care poate părăsi circulația și a intra în diferite țesuturi conjunctive.

Deoarece sunt celule mobile, unele macrofage au pliuri în membrana plasmatică. Când sunt aranjate să înglobeze particule mari, ele pot fuziona cu alte celule pentru a forma ceea ce unii autori se referă la o „celulă gigantă a corpului străin”, un macrofag uriaș multinucleat.

Când sunt observate în țesuturile din care fac parte, aceste celule sunt organizate în tipare definite, în care fiecare celulă ocupă propriul său teritoriu, ceva asemănător cu un „țesut din alt țesut”.

Instruire

Sistemul fagocitic mononuclear este o linie hematopoietică care este derivată din celulele progenitoare ale măduvei osoase. Progenitorii compromiși se diferențiază pentru a forma monocite de sânge, care se deplasează prin flux și intră în țesuturi pentru a deveni macrofage rezidente.

Formarea sistemului fagocitic mononuclear începe cu celulele cele mai „imature”, promonocitele, care sunt celulele replicative care dau naștere la monocite. Acestea din urmă sunt cele care părăsesc măduva osoasă și ajung în fluxul sanguin, unde, în următoarele 8 ore, cresc și se diferențiază în monocite mature.

În locurile unde monocitele mature găsesc condiții „favorabile” pentru fagocitoză, acestea diferă în ceea ce este cunoscut sub numele de macrofage rezidente, deoarece nu sunt libere în circulație. Atunci sunt echipate cu toate aparatele adecvate pentru digestia particulelor care urmează să fie fagocitate.

Diferențiarea implică diverse modificări: creșterea corpului celular (de cel puțin 5 ori mai mare decât dimensiunea monocitului inițial), creșterea numărului și complexității organelelor interne, dobândirea capacității fagocitice (acumularea enzimelor hidrolitice) și secreția factorilor solubili.

Aceste celule sunt distribuite în toate regiunile corpului. Unele au preferințe speciale pentru anumite țesuturi (fixe), în timp ce altele își păstrează capacitatea de mișcare (amoeboid) și sunt libere sau rătăcitoare.

Histologie

Macrofagele au o morfologie extrem de variabilă datorată, în mare parte, stării lor mobile, deoarece sunt capabile să se deplaseze între și prin diferite țesuturi. Acestea au formă neregulată, aplatizate și prezintă adesea procese de circulație asemănătoare pseudopodiei.

Corpul celular al macrofagelor poate măsura până la 30μm în diametru; iar în citoplasma sa se observă un singur nucleu de formă neregulată, cu una sau două fisuri proeminente care îi conferă forma unui rinichi și o regiune densă formată din heterocromatină.

Au diverse vacuole care oferă enzime și spații adecvate pentru a îngloba particule precum microorganisme sau resturi de celule. În plus, au o varietate de lizozomi, „fagozomi”, corpuri multivesiculare și corpuri reziduale; de aceea, sub lumina microscopului, se spune că au o citoplasmă „granulară”.

Întrucât necesită sinteza unei cantități mari de enzime hidrolitice pentru a-și exercita funcția, aceste celule prezintă un reticul endoplasmic foarte dezvoltat, precum și un complex Golgi proeminent pentru a exercita funcțiile de transport vezicular ale acestor enzime.

Un histiocit (macrofag) care înglobează celulele sanguine (hematofagocitoză) (Sursa: Koenjo via Wikimedia Commons)

Macrofagele posedă aranjamente corticale ale microfilamentelor de actină care sunt caracteristice acestor tipuri de celule; De asemenea, sunt observate numeroase microtubuli și filamente intermediare, pe care le folosesc pentru mișcarea lor amoeboidă și în timpul proceselor fagocitice.

Deoarece sunt celule fagocitice, ele se pot distinge prin injectarea coloranților speciali (albastru trypan, carmin de litiu sau cerneală India), deoarece aceste pete sunt fagocitice și depozitate în citoplasmă sub formă de granule.

Tipuri

În corpul uman, macrofagele se disting în funcție de locația și funcția lor. În acest fel, macrofagele intestinale, alveolele (în plămâni), histiocitele (în țesuturile conective), celulele Kupffer (în ficat), celulele mesangiale (în rinichi), celulele microgliale (în creierul) și osteoclaste (în os).

Macrofage intestinale

Această clasă de macrofage reprezintă una dintre cele mai abundente populații de macrofage din organism și reprezintă prima linie de apărare (sistemul imunitar înnăscut). Se găsesc în lamina subepitelială propria.

Ei sunt responsabili de reglarea răspunsurilor inflamatorii împotriva bacteriilor și împotriva diferiților antigeni care pot depăși bariera epitelială. În plus, protejează mucoasa împotriva agenților patogeni periculoși și „purifică” sistemul de celule moarte și alte resturi străine.

Macrofagele intestinale posedă mecanisme speciale care le fac capabile să distingă între microorganismele comensale nepatogene și invadatorii periculoși.

Macrofage alveolare

Sunt macrofage specializate care se află în alveolele pulmonare, compartimente cu fluctuații mari de mediu, în principal legate de presiunea parțială a oxigenului. Ele sunt una dintre puținele populații de celule găsite în aceste spații, pe lângă unele limfocite.

Ca și alte macrofage, acestea au funcții importante în „curățarea” celulelor apoptotice și a altor resturi celulare. De asemenea, sunt implicați în purificarea particulelor poluante care intră prin tractul respirator și, de asemenea, participă la diferite procese imunologice.

histiocite

Termenul "histiocit" este utilizat în mod obișnuit pentru a se referi la toate celulele cu caracteristici asemănătoare macrofagului și strămoși găsite în țesuturile conjunctive.

Adică se referă la celulele diferențiate care provin din linia monocitelor / macrofagelor, inclusiv macrofagele sinusoidale la splină, macrofagele alveolare din plămâni și celulele Kupffer din ficat.

La fel ca celelalte tipuri de macrofage, histiocitele apără organismul de microorganisme invadatoare și particule organice sau anorganice nedorite și participă, de asemenea, la prezentarea antigenelor la limfocitele T ca inițierea răspunsului imun.

Celule Kupffer

Ele sunt un tip de celule hepatice care se clasifică în grupul macrofagelor rezidente și care sunt legate de celulele mucoasei sinusoidale, care nu este altceva decât un strat de celule care acoperă sinusoidele, spații vasculare mari situate între plăci. de hepatocite care alcătuiesc lobulii hepatici.

O micrografie electronică a acestor celule va dezvălui multiple proiecții citoplasmatice, multe mitocondrii, un reticul endoplasmic redus, un complex complex Golgi și multe lizozomi și endosomi.

Acestea sunt considerate celule "gunoi migrator", deoarece nu au conexiuni intercelulare cu celulele vecine.

Celulele mesangiale

Celulele mesangiale sunt celule rezidente în glomerulele rinichiului, care sunt locurile acestui organ în care sângele este filtrat și urina este sintetizată. Principalele funcții ale acestora includ reglarea fluxului sanguin și fagocitoză și sunt implicați în diferite patologii renale.

Au caracteristici ale celulelor musculare netede modificate, deoarece au contractilitate inerentă și sunt capabile să producă citokine și să endociteze macromolecule precum complexe imune.

Celule microgliale

Ele reprezintă 20% din celulele sistemului nervos central și sunt legate morfologic, imunofenotipic și funcțional cu celulele din linia monocitului / macrofagului.

Acestea sunt activate ca răspuns la o mare varietate de afecțiuni sau leziuni în creier și sunt responsabile de apărarea împotriva microorganismelor invadatoare.

osteoclastele

Osteoclastele sunt celule aparținând țesutului osos care sunt responsabile pentru un proces cunoscut sub numele de "resorbție osoasă", care este esențial pentru homeostazia acestui țesut conjunctiv, în timpul și după osteogeneză.

Funcțiile sale sunt legate de capacitatea sa de a „hidroliza” celule apoptotice sau senescente care alcătuiesc țesutul osos prin secreția enzimelor lizozomale și a altor ioni care participă la proces.

Caracteristici

Macrofagele sunt celule extrem de plastice, care sunt specializate în fagocitoza substanțelor străine și microorganisme invadatoare, celule deteriorate, vechi sau senescente și resturi celulare, printre altele. De asemenea, s-a dovedit că sunt implicați în pinocitoză.

Anumite tipuri de macrofage au funcții fagocitice „specializate”, cum ar fi fagocitoza bacteriană care apare după recunoașterea reziduurilor speciale de carbohidrați pe pereții celulelor bacteriene prin intermediul receptorilor de pe suprafața macrofagului cunoscut sub numele de C3.

Pe lângă funcțiile lor de „santinelă” și „curățare”, macrofagele rezidente sunt capabile să inițieze răspunsuri inflamatorii acute și modificări vasculare prin asocierea lor cu microvasculatura.

În timpul acestor răspunsuri inflamatorii, macrofagele sunt activate de factori secretați de limfocite, ceea ce îi ajută să-și crească capacitatea fagocitară datorită unui fel de metamorfoză prin care dobândesc microvilli și lamellipodia (extensii de membrană).

Unele tipuri de antigene de fagocitoză macrofage și le prezintă la limfocite, astfel încât acestea sunt direct implicate în cascadele răspunsurilor imune. În plus, secretă factori speciali care stimulează diviziunea limfocitelor T, diferențierea limfocitelor B etc.

Macrofagele alveolare sunt cel mai bun exemplu pentru funcțiile „nefagocitice” ale macrofagelor, deoarece pot endocita funingine, azbest, poluanți gazoși industriali, fum de țigară și chiar fibre de bumbac.

Referințe

1. Cline, M. (1994). Histiocite și histiocitoză. Sânge, 84 (4), 2840–2853.
2. Dudek, RW (1950). Histologie cu randament ridicat (ediția a II-a). Philadelphia, Pennsylvania: Lippincott Williams & Wilkins.
3. Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Text Atlas of Histology (ediția a 2-a). Mexic DF: McGraw-Hill Interamericana Editores.
4. Gehrmann, J., Matsumoto, Y. și Kreutzberg, GW (1995). Microglia: celulă efectivă imună intrinsecă a creierului. Recenzii privind cercetarea creierului, 20, 269–287.
5. Gordon, S. (2007). Macrofagul: trecutul, prezentul și viitorul. European Journal of Immunology, 37, 9-17.
6. Hume, DA (2006). Sistemul fagocitelor mononucleare. Opinia curentă în imunologie, 18, 49-53.
7. Hussell, T., & Bell, TJ (2014). Macrofage alveolare: plasticitate într-un context specific țesutului. Nature Review Imunologie, 1–13.
8. Johnson, K. (1991). Histologie și biologie celulară (ediția a II-a). Baltimore, Maryland: seria medicală națională pentru studiu independent.
9. Kindt, T., Goldsby, R., & Osborne, B. (2007). Imunologia lui Kuby (ediția a 6-a). Mexic DF: McGraw-Hill Interamericana din Spania.
10. Kuehnel, W. (2003). Atlas color de citologie, histologie și anatomie microscopică (ediția a IV-a). New York: Thieme.
11. Liu, G., & Yang, H. (2013). Modularea activării și programării macrofagelor în imunitate. Journal of Cellular Physiology, 502–512.
12. Masuya, M., Drake, CJ, Fleming, PA, Reilly, CM, Zeng, H., Hill, WD, … Ogawa, M. (2003). Originea hematopoietică a celulelor mesangiale glomerulare. Sânge, 101 (6), 2215–2218.
13. Merien, F. (2016). O călătorie cu Elie Metchnikoff: De la mecanismele celulare înnăscute în bolile infecțioase la biologia cuantică. Frontiere în sănătatea publică, 4 (125), 1–5.
14. Smith, PD, Smythies, LE, Shen, R., Gliozzi, M., & Wahl, SM (2011). Macrofage intestinale și răspuns la apariția microbiană. Imunologie mucoasă, 4 (1), 32–42.
15. van Furth, R., Cohn, Z., Hirsch, J., Humphrey, J., Spector, W., & Langevoort, H. (1972). Sistemul fagocitelor mononucleare: o nouă clasificare a macrofagelor, a monocitelor și a celulelor precursoare ale acestora. Memorandă, 845–852.
16. Institutul de Cercetări în Științele Vieții VIB (2016). Preluat de pe www.vib.be/ro/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). Biologie macrofagă în dezvoltare, homeostază și boli. Nature, 496, 445-455.