MONOCYTY: CHARAKTERYSTYKA, FUNKCJE, WARTOŚCI, CHOROBY - BIOLOGIA - 2025

Te monocyty są krwinki, które należą do subpopulacji leukocytów zwany układ fagocytarny. Mają wspólne pochodzenie z innymi fagocytami w hematopoetycznych komórkach macierzystych. Odpowiadają za regulację odporności wrodzonej i nabytej, przebudowę tkanek i homeostazę.

Istnieją dwie podgrupy monocytów różniące się funkcjami i przeznaczeniem, a mianowicie: 1) jedna, która wytwarza makrofagi po wynaczynieniu z krążenia obwodowego; 2) inny, który w stanach zapalnych różnicuje się w zapalne komórki dendrytyczne.

Źródło: Dr Graham Beards

Makrofagi to komórki fagocytarne występujące w tkance limfoidalnej i nielimfoidalnej. Są zaangażowani w homeostazę tkanek w stanie stacjonarnym poprzez eliminację komórek apoptotycznych. Ponadto posiadają szeroką gamę receptorów rozpoznających patogeny.

Z kolei komórki dendrytyczne specjalizują się w przetwarzaniu i prezentacji antygenów oraz w kontrolowaniu odpowiedzi komórek B i T.

Oprócz obrony przed infekcjami monocyty mogą przyczyniać się do pojawienia się chorób, takich jak miażdżyca i stwardnienie rozsiane, lub odwrotnie, mogą przyczyniać się do regeneracji mięśni po uszkodzeniu i degradacji włókien amyloidowych w Choroba Alzheimera.

cechy

Monocyty to komórki o nieregularnym kształcie. Mają jądro w kształcie nerki. Mają pęcherzyki w cytoplazmie. Jego średnica waha się od 16 do 24 µm. Kiedy monocyty są barwione barwnikiem Wrighta, ich cytoplazma wydaje się niebieskawa.

Pochodzą z pluripotencjalnych komórek macierzystych szpiku kostnego. Monocyty są wytwarzane na kilku pośrednich etapach i etapach, w tym: 1) wspólny progenitor szpiku (CMP); 2) progenitor granulocytów i makrofagów (GMP); 3) progenitor komórek dendrytycznych makrofagów (MDP).

Są plastyczne, ponieważ mogą stać się makrofagami lub komórkami dendrytycznymi. Stają się makrofagami, gdy dostają się do tkanek lub mogą różnicować się w zapalne komórki dendrytyczne.

U ludzi monocyty stanowią 8% leukocytów i mają okres półtrwania 70 godzin, podczas gdy u myszy stanowią 4% leukocytów i mają okres półtrwania 17 godzin.

Na podstawie ekspresji receptorów chemokin monocyty dzieli się na dwie główne grupy. U ludzi są to: CD14 ⁺⁺ CD16 ^- i CD14 ⁺ CD16 ⁺ . U myszy są to Gr-1 ^hi i Gr-1l ^ow .

Rozwój monocytów jest zdeterminowany ekspresją określonych czynników transkrypcyjnych, takich jak PU.1 i współczynników wypierania CCAAT, AML-1B, Sp-1, GATA-1 i -2.

Pochodzenie i rozwój

Obecne modele oparte na myszach sugerują, że monocyty pochodzą ze szpiku kostnego z hematopoetycznych komórek macierzystych (HSC), które ewoluują w kierunku tworzenia progenitora granulocytów i makrofagów (GMP), który jest tworzy prekursora komórek dendrytycznych makrofagów (MDP) i wspólnego progenitora monocytów (cMoP).

W świetle naczyń krwionośnych, w stanie stacjonarnym, cMoP różnicuje się najpierw do komórek LY6C ^hi , a następnie do komórek LY6C ^low . Mysie komórki LY6C ^low (ich ludzkim odpowiednikiem jest CD14 ^low CD16 ⁺ ), stają się rezydentnymi we krwi makrofagami, a nie same monocytami, i poruszają się po powierzchni światła śródbłonka.

^Niskie komórki LY6C koordynują reakcję na stres w świetle i reagują, za pośrednictwem receptora 7 Toll-like, na sygnały miejscowego uszkodzenia, indukując rekrutację neutrofili. To wywołuje martwicę śródbłonka, aw konsekwencji ^niskie monocyty LY6C oczyszczają resztki komórek.

Mysie komórki LY6C ^hi (ich ludzki odpowiednik to CD14 ⁺ ) reprezentują „klasyczne monocyty”. Są rekrutowani w miejscach zapalenia, które działają jako prekursory obwodowych jednojądrzastych fagocytów. Komórki LY6C ^hi odgrywają ważną rolę w odpowiedzi gospodarza na atak patogenów, takich jak Listeria monocytogenes.

Makrofagi pochodzące z monocytów

Termin makrofagi odnosi się do dużych fagocytarnych komórek monumentalnych. W zależności od tkanki, w której się znajdują, makrofagom nadaje się określone nazwy.

Makrofagi nazywane są komórkami Kupffera w wątrobie, makrofagami pęcherzyków płucnych, histiocytami w tkance łącznej, osteoklastami w kości, mikroglejem w mózgu i komórkami Langerhansa w skórze. Są również nazwane od organu, w którym się znajduje, takiego jak węzeł chłonny, grasica lub makrofagi endokrynologiczne.

W stanie ustalonym populacje makrofagów osiadłych w tkankach są utrzymywane dzięki ich lokalnej proliferacji. Jednak gdy występuje stan zapalny, następuje szybka rekrutacja komórek prekursorowych do przedziału makrofagów odpowiedniej tkanki.

Różnicowanie ^niskich monocytów LY6C do makrofagów obejmuje zmiany w ekspresji genów, które determinują zmiany fenotypowe i ekspresję antygenów powierzchniowych związanych z makrofagami. Istnieją dwa rodzaje makrofagów, a mianowicie: makrofagi M1 lub makrofagi zapalne; Makrofagi M2 lub makrofagi przeciwzapalne (lub regulatorowe).

Makrofagi M1 silnie reagują na inwazję patogenów i innych szkodliwych sygnałów poprzez tworzenie cytokin prozapalnych oraz syntezę tlenku azotu i reaktywnych form tlenu. Makrofagi M2 mają właściwości tolerogenne i odbudowujące.

Komórki dendrytyczne pochodzące z monocytów

Klasyczne komórki dendrytyczne rozwijają się z progenitora komórki makrofagowo-dendrytycznej (MDP), zwanej przedklasyczną komórką dendrytyczną. Komórki dendrytyczne powstają z monocytów, które migrują przez śródbłonek w kierunku ablumenalnie - światło. Monocyty w macierzy śródbłonka rozwijają się w makrofagi.

Rekrutacja komórek LY6C ^hi następuje w miejscu zapalenia. Zrekrutowane komórki LY6C ^hi przekształcają się w komórki dendrytyczne, które migrują do węzłów chłonnych. Monocyty LY6C ^hi są przekształcane w komórki dendrytyczne CX ₃ CR1 ⁺ D14 ⁺ . Preklasyczne komórki dendrytyczne konwertują do CD103 ⁺ .

Gdy w skórze pojawia się stan zapalny w wyniku naświetlania światłem UV, monocyty LY6C ^hi wnikają do naskórka i stają się komórkami o charakterystyce komórek Langerhansa. Komórki te zwykle znajdują się również w nabłonku śluzowym jamy ustnej i pochwy.

Komórki dendrytyczne nabłonka pochwy są odtwarzane przez komórki prekursorowe szpiku kostnego. W stanach zapalnych ponownie zasiedlają je monocyty LY6C ^hi .

cechy

Rola monocytów w infekcji

U osób zdrowych monocyty krwi obwodowej składają się w 90% z klasycznych monocytów (CD14 ⁺⁺ CD16 ⁺⁺ ). Pozostałe 10% jest CD16 ⁺ monocyty (CD14 ⁺⁺ CD16 ⁺ pośrednie ) i monocyty nieklasyczne (CD14 ⁺ CD16 ⁺ ).

Podczas każdej infekcji lub urazu neutrofile reagują szybko (w ciągu kilku godzin). Jednak monocyty modulują stan zapalny poprzez produkcję cytokin, takich jak IL-1β, IL-6, TNF-α i indukowalna syntaza tlenku azotu. Każdy typ monocytów inaczej reaguje na bodźce.

Na przykład podczas infekcji Candida albicans klasyczne monocyty indukują odpowiedź immunologiczną Th7. Podczas gdy w infekcji Aspergillus fumigatus klasyczne monocyty i CD16 ⁺ mają podobne zdolności do fagocytozy, a klasyczne monocyty hamują kiełkowanie konidiów.

W warunkach infekcji liczba monocytów CD16 ⁺ wzrasta. Zaobserwowano to u kobiet w ciąży z malarią (Plasmodium spp.) I zakażonych jednocześnie wirusem HIV. Monocyty mogą zmniejszać liczbę pasożytów, fagocytując zakażone erytrocyty poprzez fagocytozę opsoniczną lub nieopsoniczną.

Jednak monocyty mogą przyczyniać się do ciężkich objawów malarii, co wpływa na fizjologiczne funkcje gospodarza i prowadzi do pojawienia się patologii. Monocyty, komórki dendrytyczne i makrofagi również odgrywają kluczową rolę w patogenezie HIV.

Rola monocytów w angiogenezie i miażdżycy

Monocyty gromadzą się w ścianach rosnących naczyń, co sugeruje, że przyczyniają się do aterogenezy. Nie tworzą sieci naczyniowych, ale naśladują komórki śródbłonka, z którymi mają wspólne cechy fenotypowe i markery powierzchniowe.

Gdy monocyty w krążeniu obwodowym migrują z układu naczyniowego do pozanaczyniowego, dojrzewają do makrofagów. W szczególności makrofagi M2 mają funkcje proangiogenne: sprzyjają przebudowie naczyń podczas naprawy tkanek.

Charakterystyczną cechą powstawania blaszki miażdżycowej jest gromadzenie się lipoprotein w okolicy intymnej tętnicy, czemu towarzyszy rekrutacja monocytów z krążenia.

Monocyty migrują do przestrzeni pod-śródbłonkowej i wchodzą w interakcję ze składnikami macierzy zewnątrzkomórkowej, takimi jak kolagen I, główny składnik ściany tętnic. Ustala się silne oddziaływanie między macierzą zewnątrzkomórkową a monocytami.

Lipoproteiny o małej gęstości (LDL), zatrzymywane przez proteoglikany w macierzy zewnątrzkomórkowej, są wychwytywane przez makrofagi. Metaloproteinazy macierzy (MMP) odgrywają ważną rolę w tworzeniu się blaszek miażdżycowych. Makrofagi są odpowiedzialne za produkcję urokinaz, która aktywuje MMP.

Rola monocytów w zapaleniu

Markery podzbiorów monocytów dla wielu stanów zapalnych, takich jak ostry zawał mięśnia sercowego, udar, posocznica, reumatoidalne zapalenie stawów, HIV i hemodializa. Na przykład pacjenci z zawałem mięśnia sercowego i tętniakiem komory mają znacznie więcej monocytów niż osoby bez tych patologii.

Monocyty i makrofagi są głównym źródłem cytokin, które służą jako przekaźniki międzykomórkowe i regulują proliferację, różnicowanie i migrację komórek. Najważniejszymi cytokinami zaangażowanymi w niewydolność serca są czynnik martwicy nowotworu (TNF) i interleukina IL6.

Badanie procesów zapalnych u pacjentów z niewydolnością serca wykazało, że TNF, TNFR1 i TNFR2 są predyktorami śmiertelności w badanej populacji. IL6 nie jest markerem zapalenia, ale ma bezpośredni szkodliwy wpływ na mięsień sercowy.

Terapeutyczna modulacja układu cytokin w badaniach klinicznych nie była skuteczna u ludzi. Inną strategią jest zastosowanie karwedilolu, nieselektywnego antagonisty receptora beta-adrenergicznego, który zmniejsza produkcję TNF przez monocyty.

Fenofibrat, pochodna kwasu fibrynowego, znacząco hamuje uwalnianie cytokin pochodzących z monocytów, takich jak IL1, IL6 i MCP-1.

Poziomy monocytów we krwi

Analiza ilościowa różnych typów leukocytów we krwi wskazuje na następujące wartości prawidłowe: kształty pasm (granulocyty obojętnochłonne), 3–5%; segmentowane (granulocyty obojętnochłonne), 40–75%; eozynofile (granulocyty), 2–4%; bazofile (granulocyty), 0–1%; limfocyty, 25–40%; monocyty, 2–8%.

Normalna liczba monocytów we krwi wynosi od 0 do 800 komórek / µl, a normalna średnia wartość to 300 komórek / µl (0,3 x 10 ⁹ komórek / l). Przewlekłe procesy zapalne są związane z monocytozą, czyli wzrostem liczby monocytów. Wartość bezwzględna przekracza 800 komórek / µl (> 0,8 x 10 ⁹ komórek / l).

Niektóre zaburzenia związane z monocytozą to choroby zapalne, takie jak gruźlica, kiła i podskórne bakteryjne zapalenie wsierdzia, ziarniniakowatość / autoimmunologiczne, toczeń rumieniowaty układowy, reumatoidalne zapalenie stawów i skroniowe zapalenie tętnic.

Złośliwe zaburzenia, które powodują monocytozę, obejmują stan przedbiałaczkowy, białaczkę nimfocytową, histiocytozę, chorobę Hodgkina, chłoniak nieziarniczy i raki.

Monocytopenia to zmniejszenie liczby monocytów (mniej niż 200 komórek / µl; 0,2 x ¹⁰⁹ komórek / l). Występuje w odpowiedzi na stres, endotoksemię oraz po podaniu glukokortykoidów, interferonu alfa i TNF-alfa.

Niektóre zaburzenia związane z monocytopenią to przewlekła białaczka limfocytowa, cykliczna neutropenia i poważne uszkodzenia termiczne.

Powiązane choroby: rak

Monocyty, oprócz odgrywania ważnej roli we wrodzonym układzie odpornościowym w obronie gospodarza przed drobnoustrojami chorobotwórczymi, biorą również udział w patogenezie i progresji chorób, takich jak miażdżyca tętnic, stwardnienie rozsiane i przerzuty nowotworów.

Zapalne makrofagi M1 biorą udział w eliminacji niepotrzebnych komórek nowotworowych, ale makrofagi związane z guzem M2 (TAM) mogą hamować odpowiedź przeciwnowotworową, zwiększając wzrost guza i sprzyjając przerzutom.

Z tego powodu obecność i ilość TAM jest skorelowana ze słabą oczekiwaną długością życia pacjenta. U myszy, u których usunięto śledzionę, wykazują one zmniejszenie liczby TAM, dlatego obserwuje się zmniejszony wzrost guza i przerzuty.

W niedotlenionym środowisku guza na TAM silnie wpływa wydzielanie cząsteczek sygnałowych, komórek układu odpornościowego i komórek nowotworowych. Inwazyjne TAM wytwarzają czynniki wzrostu, takie jak EGF, które sprzyjają wzrostowi guza.

Dodatkowo TAM wytwarza czynniki takie jak VEGF, które sprzyjają wzrostowi naczyń krwionośnych i przerzutom. Innym czynnikiem wytwarzanym przez TAM jest VEGFR1, który bierze udział w tworzeniu niszy przed przerzutami.

Bibliografia

1. Abbas, AK, Lichtman, AH, Pillai, S. 2017. Cellular and Molecular immunology. Elsevier, Amsterdam.
2. Auffray, C., Sieweke, MH, Geissmann, F. 1009. Monocyty krwi: rozwój, heterogeniczność i związek z komórkami dendrytycznymi. Annual Review of Immunology, 27, 669–92.
3. Delves, PJ, Martin, SJ, Burton, DR, Roitt, IM 2017. Podstawowa immunologia Roitta. Wiley, Chichester.
4. Eales, L.-J. 2003. Immunologia dla przyrodoznawców. Wiley, Chichester.
5. Fraser, IP, Ezekowitz, AB 2001. Monocyty i makrofagi. W: Austen, KF, Frank, MM, Atkinson, JP, Cantor, H., red. Choroby immunologiczne Samtera, tom I. Lippincott Williams & Wilkins Publishers.
6. Geissmann, F., Manz, MG, Jung, S., Sieweke, MH, Merad, M, Ley, K. 2010. Development of monocytes, macrophages, and dendritic Cells. Science, 327, 656-661.
7. Hoffman, R., Benz, EJ, Jr., Silberstein, LE, Heslop, H., Weitz, JI, Anastasi, J., Salama, m. E., Abutalib, SA 2017. Hematologia: podstawowe zasady i praktyka. Elsevier, Amsterdam.
8. Karlmark, KR, Tacke, F., Dunay, IR 2012. Monocyty w zdrowiu i chorobie - mini przegląd. European Journal of Microbiology and Immunology 2, 97–102.
9. Lameijer, MA, Tang, J., Nahrendorf, M., Beelen, RHJ, Mulder, WJM 2013. Monocyty i makrofagi jako nanomedyczne cele dla lepszej diagnostyki i leczenia chorób. Expert Reviews in Molecular Diagnostics, 13, 567–580.
10. Lameijer, M., Tang, J., Nahrendorf, M., Mulder, WJM 2013. Monocyty i makrofagi jako nanomedyczne cele dla lepszej diagnostyki i leczenia chorób. Expert Review Molecular Diagnostic, 13, 567–580.
11. Lazarus, HM, Schmaier, AH 2019. Zwięzły przewodnik po hematologii. Springer, Cham.
12. Lichtman, MA, Kaushansky, K., Prchal, JT, Levi, MM, Burns, LJ, Armitage, JO 2017. Podręcznik hematologii. Mc Graw Hill, Nowy Jork.
13. Löffler, H., Rastetter, J., Haferlach, T. 2000. Atlas hematologii klinicznej. Springer, Berlin.
14. Longo, DL 2010. Hematologia i onkologia Harrisona. McGraw-Hill, Nowy Jork.
15. Murphy, K., Weaver, C. 2016. Janeway's immunobiology. Garland Science, Nowy Jork.
16. Østerud, B., Bjørklid, E. 2003. Rola monocytów w atherogenesis. Physiology Review, 83,1069-1112.
17. Parham, P. 2014. Układ odpornościowy. Garland Science, Nowy Jork.
18. Paul, WE 2012. Fundamental immunology. Lippincott Williams & Wilkins, Filadelfia.
19. Richards, DM, Hettinger, J., Feuerer, M. 2013. Monocyty i makrofagi w raku: rozwój i funkcje. Cancer Microenvironment, 6, 179–191.
20. Wrigley, BJ, Lip, GYL, Shantsila, E. 2011. Rola monocytów i zapalenia w patofizjologii niewydolności serca. European Journal of Heart Failure, 13, 1161–1171.
21. Yona, S., Jung, S. 2009. Monocyty: podzbiory, pochodzenie, losy i funkcje. Aktualna opinia w dziedzinie hematologii. DOI: 10.1097 / MOH.0b013e3283324f80.