Makrofág

Makrofág

Makrofágjebuňkapřirozené imunity, která hraje velmi důležitou roli v imunitní reakci. Jedná se o zástupcemononukleárů,tj. buněk s jedním, nesegmentovanýmjádrem.

Vývoj

Makrofág vzniká přeměnou zmonocytů.Ty jsou tvořeny vkostní dřeniz kmenové hemopoetické buňky a jsou vyplavovány dokrevního oběhu.Monocyty kolují v krvi asi 8 hodin, poté vstupují dotkánía tam se mění na makrofágy. Tkáňové makrofágy pak vykazují četnou heterogenitu v závislosti na tkáni. Mezi tkáňové makrofágy patříKupfferovy buňky,histiocyty,osteoklastyčimikroglie.

Přeměna monocytu na makrofág

Aby se monocyt přeměnil na makrofág, musí proběhnout několik kroků. Zvětšuje se velikost buňky, zvyšuje se početlysozomů,receptorů proimunoglobulinIgG a zvyšuje se jeho schopnost fagocytózy.

Polarizace makrofágů

Stejně jako u většiny buněkimunitního systému,vývoj a funkce makrofágů závisí na cytokinovém prostředí, ve kterém se nachází. Již od devadesátých let dvacátého století je známo, že působení jednotlivých cytokinů na genovou expresi v těchto buňkách je odlišné (porovnával se např. vlivIL-4aIFNγ). Později přichází nová klasifikace makrofágů a rozdělení na M1 a M2 obdobně, jak tomu je uT lymfocytů.Tato klasifikace byla odvozena na základě lišícího se metabolizmuargininuv buňkách. V makrofázích ovlivněnýchcytokinovýmprostředím, které vzniklo působením Th1 T lymfocytů (IFNγ), docházelo ke tvorběoxidu dusnatého(NO), kdyžto v populaci makrofágů z prostředí Th2 (IL-4,TGF-β) docházelo ke konverzi argininu naornitin(prostřednictvím enzymuargináza).M1 tudíž můžeme považovat za klasicky aktivované makrofágy s prozánětlivou funkcí, kdyžto M2 za alternativně aktivované s funkcí protizánětlivou. M2 skupinu makrofágů můžeme dále dělit na M2a, M2b, M2c a M2d v závislosti na konkrétním stimulu. Takto hrubé dělení je nutno brát s nadhledem a jako hodně zjednodušené. Existuje celé spektrum populací makrofágů, např. makrofágy asociované s nádorem (tumor associated macrophages, TAMs), makrofágy exprimujícíTCRreceptor a CD169, aj.

M1 makrofágy

Zánětlivé cytokinové prostředí (hlavně IFNγ) vytvořené efektorovými T lymfocyty a rozeznání patogenů pomocíPRRvede k aktivaci a iniciaci efektorových funkcí makrofágů. Takto aktivovaný makrofág ničí intracelulárnípatogenypředevším produkcí baktericidních kyslíkových radikálů (ROS) a NO. Dokáže rovněž amplifikovat zánětlivou odpověď produkcí dalších prozánětlivých cytokinů, např.IL-1,IL-6aTNF-α.

M2 makrofágy

M2 makrofágy jsou asociovány se řadou fyziologických a patologických procesů, včetněhomeostázy,ukončování zánětlivé imunitní odpovědi, metabolizmu, ale zároveň podporují růst nádorů. Hrají důležitou roli v regeneračních a remodelačních procesech vedoucích ke zhojení poškozené tkáně a promoci Th2 imunitní odpovědi. Vznikají především působením cytokinů IL-4 aIL-13.Tyto cytokiny dokážou potlačit následnou produkciIL-6aTNFmakrofágy. Získané poznatky o působení Th2 cytokinů ukazují, že mají spíše modulační, než inhibiční, účinek na funkci makrofágů - dochází tedy k jejich alternativní aktivaci.Od M1 fenotypu se liší především neschopností prezentovat antigen, minimální produkcí ROS a NO a expresí specifickýchmolekul,jako jsou např. iNOS, metaloproteázy a arginázy. Žádnou z těchto molekul ale nemůžeme použit jako marker pro determinaci M2. Za marker M2 můžeme považovat CD163, což je povrchovýscavenger receptorpro zachytávání komplexu haptoglobinu-hemoglobinu.Nedokážeme ale s jistotou říct, že všechnyCD163pozitivní buňky jsou striktně M2 makrofágy. Většina studií, které se zabývají polarizací makrofágů, probíhají vin vitropodmínkách, které je nutno brát s nadhledem, jelikož nezachycují komplexitu podmínekin vivo.Je tedy vhodné používat kombinaci markerů pro odlišení populací M1 a M2.

Fenotypy M2 makrofágů

M2 makrofágy se dále dělí do několika hlavních podtypů (fenotypů): M2a, M2b, M2c a M2d. Tyto fenotypy jsou popsány na základě odlišných stimulů, expresí odlišných genů a v závěru i odlišné efektorové funkce. Je ale nutné zdůraznit, že tyto podtypy mnohdy nelze spolehlivě odlišit, jelikož jde spíše o kontinuální spektrum fenotypu makrofágů než o striktně oddělené skupiny. Tyto fenotypy v sebe mohou i přecházet, a proto je určení konkrétního podtypu v praxi velice složité.

Prvním fenotypem jsou tzv. „alternativně aktivované “M2a makrofágy, které se díky své produkci profibrotických faktorů uplatňují především při hojení ran. K indukci tohoto fenotypu dochází v prostředí s cytokinyIL-4aIL-13.Aktivace transkripce genů typických pro tento fenotyp se spouští prostřednictvím transkripčních faktorůSTAT6,IRF4 a PPAR-γ.M2a makrofágy exprimují molekuly CD206 (také známo jako manózový receptor),CD163a CD369 a produkují receptor pro IL-1 (IL-1R),TGF-β,CCL17ainzulínu podobné růstové faktory(IGF).

M2b makrofágy jsou označovány jako „regulační makrofágy “, jelikož řídí rozsah reakce v závislosti na hladinách cytokinů, které produkují. K indukci M2b fenotypu dochází kombinací imunokomplexů a agonistůToll-like receptorů(jako např.lipopolysacharidu) nebo agonistůIL-1R.M2b makrofágy exprimují CD86, CCL1 a TNFSF14. U tohoto fenotypu dochází k produkci prozánětlivých cytokinů (IL-1β,IL-6,TNF-α), ale zároveň se tvoří i vysoké hladiny protizánětlivého cytokinuIL-10za současně velice nízkých hladinIL-12.M2b makrofágy mají poměrně vysokou fagocytární kapacitu oproti M2a makrofágům.M2b dokáží zamezit polarizaci monocytů na M1.

M2c fenotyp je považován za „deaktivační makrofágy “. Indukuje se vysokými hladinamiIL-10a signalizace pak dále vede přes transkripční faktor STAT3 až k opětovné produkciIL-10spolu sTGF-β.Díky těmto cytokinům působí M2c protizánětlivě a mají profibrotickou funkci. M2c exprimují vysoké hladiny Mer receptoru tyrosin kinázy (MerTK), což je činí dobrými fagocytujícími buňkami apoptotických tělísek. M2c dále exprimují iCD163,CD206, CCR2, TLR1 a pentraxin-3 (PTX3).

M2d jsou známé též jako „tumor asociované makrofágy “(TAMs). Tento fenotyp je indukován kostimulacíTLRagonisty spolu s agonisty A2 adenosinového receptoru (A2R) neboIL-6.Adenosin umožnuje inhibici působeníTNF-α,IL-1aIFN-γtím, že se váže na jejich receptory. Charakteristický cytokinový profil pro tento fenotyp představuje vysoká produkceIL-10,TGF-βavaskulárního endotelového růstového faktoru(vascular epithelial growth factor, VEGF) a naopak nízká produkceIL-12,TNF-αaIL-1β.Tento profil vede ke zvýšené angiogenezi a přispívá k nádorové metastázi.TAMs se dají polarizovat, běžně jsou polarizované směrem k M2, kde přispívají k růstu nádorů, pokud se ale polarizují směrem k M1 fenotypu, představují slibný prostředek k inhibici nádorové progrese.

Fenotypy makrofágů asociovaných s aterosklerotickými pláty

Spektrum fenotypů zahrnuje i další subtypy makrofágů, které byly původně nalezeny vaterosklerotických plátech:Mhem, Mox, M(Hb) a M4.

Prvním z nich jsou Mhem, které indukuje krevníhem.ExprimujíCD163a mají ateroprotektivní funkci. Tato funkce je zapříčiněna zejména jejich vysokou produkcíIL-10a hem oxygenázy-1, které snižují hromaděnílipidůa oxidativní stres vaterosklerotických plátech.

Mox makrofágy vykazují fenotyp s rysy M1 i M2 makrofágů. Jsou indukované oxidovanýmilipidya exprimujíTLR2a nukleární transkripční faktor (nuclear erythroid-2 related factor – Nrf2). Působí antioxidačně díky své produkciIL-10aCOX2.

M(Hb) jsou také indukované krevnímhemema jsou i dalším fenotypem makrofágů, který se nachází vaterosklerotických plátech.ExprimujíCD163a CD206, produkujíIL-10a zvyšují odtokcholesterolu,čímž zabraňují tvorběpěnitých buněkpřiateroskleróze.Také snižují produkci reaktivních forem kyslíku (reactive oxygen species, ROS) v aterosklerotických makrofázích.

Posledním zmiňovaným typem jsou M4 makrofágy, které indukuje CXCL4. Mají sníženou expresiCD163,čímž působí ateroprotektivně, dále u nich pozorujeme expresi CD206 a metaloproteináz (MMP7). ProdukujíIL-6aTNF-α.

Kromě výše zmiňovaných existují ještě např. M17 a M3, které zatím nejsou dobře definované.

Funkce makrofágu

Makrofág pohlcující rakovinnou buňku

Základní funkcí makrofágu jefagocytóza.K dalším funkcím patříprezentace antigenuT-lymfocytům,řízeníhemopoézy,hemostázya hojení ran, regulacezánětu,destrukce mikroorganismů, odstraňování mrtvých buněk a cytotoxická reakce.

Fagocytóza

Fagocytóza je proces zajišťující pohlcení a zpracování cizích, nefunkčních, mrtvých či nemocných buněk a jiného korpuskulárního materiálu (velikost materiálu nad 100nanometrů). Je to nejstarší imunitní děj; lze ho nalézt už u nižších živočichů.

Fáze fagocytózy

Průběh fagocytózy

• přiblížení,chemotaxe
• rozpoznání,adherence,opsonizace
• ingesce(pohlcení) – vznikfagozomu
• splynutí fagozomu slysozomem– vznikfagolysozomu
• digesce(trávení) ve fagolysozomu
• oxidativní vzplanutí– tvorba reaktivních kyslíkových radikálů, které zapříčiní zničení částice
• uvolnění produktů rozkladu z makrofágu

Prezentace antigenu

Další důležitou funkcí makrofágu je prezentace antigenu dalším buňkám imunitního systému. Makrofág prezentuje krátké peptidy (navázané naMHC) získané strávením pohlcené částice T-lymfocytům.

Prezentace antigenu

• Cizorodou částici rozpozná makrofág a fagocytuje ji
• Makrofág prezentuje antigen této částice
• Antigen-MHC II komplex, aktivace Th-lymfocytů
• Th-lymfocyty pak řídí imunitní odpověď organismu

Tato cesta může být posílena činnostíB-lymfocytů,které produkují protilátky.

Makrofág a zánět

Makrofág je většinou první buňka imunitního systému, která se dostává na místozánětu.Provádí tam rychlou a nespecifickou reakci na škodlivinu. Teprve posléze se do místa zánětu dostávají buňky zajišťující specifickou reakci. Jejich činnost je s makrofágy propojena na základě prezentaceantigenu.

Makrofágy u transplantací ledvin

Makrofágy u transplantací ledvin jsou zkoumány z několika důvodů. Úspěch transplantace ledviny je kromě adaptivní odpovědi příjemce proti štěpu závislý také na činnosti buněk tlumících imunitu. Dosud byla pozornost věnována převážně Treg a Breg buňkám, ale zatím je známo minimum informací o úloze M2 makrofágů. V publikované pilotní studii bylo zjištěno, že před transplantací je u pacientů obvykle vyšší počet CD14+CD16+ monocytů než u zdravých lidí. Po transplantaci CD14+CD16+ monocytů ubývá nejspíše ze dvou důvodů. Buď jsou selektivně odstraněny nebo migrují do štěpu. Pokles těchto monocytů závisí tak na typu imunosupresivní léčby. V publikované pilotní studiibyla zjištěna výrazná indukce CD163+ monocytů po transplantaci ledviny, ale není prokázáno, zda tento typ monocytů funkčně odpovídá M2 makrofágům. Není jasné, čím je tento fenotyp indukován, zda alloreaktivitou, imunosupresí nebo třeba cytokiny.

Odkazy

Literatura

• TOMAN, M.Imunologie pro farmaceuty.VFU, Brno 2004.
• MYSLIVEČEK, J., TROJAN, S.Fyziologie do kapsy.Triton, Praha 2004.

Související články

• Pěnitá buňka

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématumakrofágnaWikimedia Commons

Autoritní data	BNE:XX530737 LCCN:sh85079451 NDL:00561229 NLI:987007541025705171