Makrofāgi — kas ir, funkcijas, fagocitoze un nozīme imūnsistēmā

Makrofāgi ir baltie asinsķermenīši audos, kas rodas, diferencējoties monocītiem. Tie ir plaši sastopami gandrīz visos audos un var būt stacionāri (piem., aknās — Kupfera šūnas, smadzenēs — mikroglija) vai mobilizēties uz vietām ar iekaisumu vai infekciju.

Kas ir makrofāgi un no kurienes tie rodas?

Monocīti, kas cirkulē asinīs, izejot cauri asinsvadiem, migrē uz audiem un tur diferencējas par makrofāgiem. Šis process ir svarīgs, lai nodrošinātu audu barjeru aizsardzību un atbildi uz bojājumiem. Monocīti un makrofāgi ir fagocīti, kas darbojas vispārējā imunitātē — tie iznīcina mikroorganismus, attīra šūnu atliekas un uztur audu homeostāzi.

Galvenās funkcijas

• Fagocitoze — To uzdevums ir fagocitozēt (uzsūkt un pēc tam sagremot) šūnu atliekas un patogēnus kā stacionāras vai mobilas šūnas.
• Antigēdu prezentācija — pēc mikroorganismu sagremošanas makrofāgi uz sava virsmas izklāj peptīdus kopā ar MHC II molekulām, tā aktivizējot limfocītus un citus adaptīvās imunitātes elementus.
• Sitoķīnu un citokīnu ražošana — makrofāgi izdala TNF-α, IL-1, IL-6, IL-10 u.c., kas regulē iekaisumu, šūnu migrāciju un imūno atbildi.
• Auditēšana un remonts — tie palīdz noņemt šūnu atliekas (eferoicitoze), veicina audu atjaunošanos un rētu veidošanos.
• Sadarbība ar citām šūnām — makrofāgi stimulē un regulē limfocītu darbību, koordinējot gan nespecifisko, gan specifisko imūno atbildi.

Fagocitozes process — kā tas notiek

Fagocitoze ietver vairākus soļus: atpazīšana (caur receptoriem — Toll līdzīgi receptori, Fc receptori, scavenger receptori), virzīšanās uz mērķi, iesūkšana (fagosomas veidošanās), saplūšana ar lisosomu (fagolizosoma) un ķīmiskā sagremošana (reaktīvo skābekļa sugu, dusiņskābes, hidrolītisko enzīmu darbība). Šis process ne tikai iznīcina mikroorganismus, bet arī sagatavo antigēdus prezentācijai T-šūnām.

Polarizācija — M1 un M2 tipa makrofāgi

Makrofāgi var mainīt savu fenotipu atkarībā no vides signāliem:

• M1 (proiekaisuma) — aktivēti ar IFN-γ un LPS; ražo augstu līmeni proiekaisuma citokīnu, reaģē pret baktērijām un sēnēm, iznīcina mikroorganismus, bet var veicināt audu bojājumus, ja iekaisums ir pārmērīgs.
• M2 (pretiekaisuma / remonts) — aktivēti ar IL-4, IL-13; veicina audu remontu, rētu veidošanos, angiogenezi un nomāc pārmērīgu iekaisumu.

Šī plasticitāte ļauj organismam pielāgot imūno atbildi dažādām situācijām, taču arī var veicināt hroniskas slimības, ja regulācija izjūk.

Loma veselībā un slimībās

• Infekcijas — pirmā aizsardzības līnija pret baktērijām, vīrusiem un sēnēm; var arī slēpt patogēnus, ja tiem izdodas izdzīvot makrofāgos.
• Hronisks iekaisums — ilgstoša makrofāgu aktivācija var veicināt audu bojājumus un hroniskas slimības, piemēram, reimatiskas slimības vai plaušu fibrozi.
• Ateroskleroze — makrofāgi fagocito pilnīgi oksidētus zema blīvuma lipoproteīnus un kļūst par putas šūnām, kas veicina aterosklerotisku plāksteru veidošanos.
• Vēzis — tumoram saistītie makrofāgi (TAM) bieži veicina audzēja izaugsmi, angiogenezi un imūnās atbildes nomākšanu, taču noteiktos apstākļos tie var arī palīdzēt audzēja šūnu iznīcināšanā.
• Metabolisma traucējumi — adipocītu tuvumā esošie makrofāgi ietekmē insulīna rezistenci un var veicināt 2. tipa cukura diabētu.

Klīniskā nozīme un terapija

Makrofāgi ir mērķis dažādām ārstnieciskām stratēģijām: no imūnmodulējošām terapijām, kas maina makrofāgu polarizāciju, līdz terapijām, kas mērķē uz tumoru saistītajiem makrofāgiem, lai atbrīvotu imūno sistēmu pret audzēju. Ir pētījumi par makrofāgu depleciju, reprogrammēšanu un izmantošanu kā transporta līdzekli zāļu piegādē. Arī biomarķieri makrofāgos (piem., CD markeri, citokīnu profili) palīdz diagnosticēt un prognozēt slimību gaitu.

Svarīgākie receptoru un molekulārie aspekti

Makrofāgi izmanto dažādus receptorus, lai atpazītu svešas vai bojātas šūnas — Toll līdzīgos receptorus (TLR), Fc receptorus (atpazīst antivielu ieskautus patogēnus), komplementa receptorus un scavenger receptorus. Aktivācija bieži izraisa reaktīvo skābekļa sugu (ROS) un slāpekļa oksīda (NO) ražošanu, kas palīdz patogēnu iznīcināšanā.

Kopsavilkums

Makrofāgi ir daudzfunkcionālas imūnsistēmas šūnas, kas nodrošina gan tūlītēju aizsardzību pret infekcijām, gan regulē ilgtermiņa audu veselību. Viņu spēja fagocitozēt, prezentēt antigēnus un izdalīt plašu spektru signalizējošu molekulu padara tos par centrālu elementu gan veselības uzturēšanā, gan dažādu slimību attīstībā. Sapratne par makrofāgu darbību un regulāciju sniedz iespējas jaunu ārstēšanas pieeju izstrādē.

Meklēt pēc burta