МОНОЦИТЫ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФУНКЦИИ, ЗНАЧЕНИЯ, ЗАБОЛЕВАНИЯ - БИОЛОГИЯ - 2025

В моноциты являются клетки крови , которые принадлежат к лейкоцитарной субпопуляции называемой системы мононуклеарных фагоцитов. Они имеют общее происхождение с другими фагоцитами в гемопоэтических стволовых клетках. Они несут ответственность за регулирование врожденного и адаптивного иммунитета, а также за ремоделирование тканей и гомеостаз.

Есть две подгруппы моноцитов, которые различаются по своим функциям и предназначению, а именно: 1) одна, которая продуцирует макрофаги после экстравазации из периферического кровообращения; 2) другой, который при воспалительных условиях дифференцируется в воспалительные дендритные клетки.

Источник: д-р Грэм Бердс

Макрофаги - это фагоцитарные клетки, находящиеся в лимфоидной и нелимфоидной ткани. Они участвуют в устойчивом гомеостазе тканей, устраняя апоптотические клетки. Кроме того, они обладают широким набором рецепторов, распознающих патогены.

Со своей стороны, дендритные клетки специализируются на обработке и представлении антигенов, а также на контроле реакции B- и T-клеток.

Помимо защиты от инфекций, моноциты могут способствовать возникновению заболеваний, таких как атеросклероз и рассеянный склероз, или, наоборот, они могут способствовать регенерации мышц после повреждения и деградации амилоидных фибрилл в Болезнь Альцгеймера.

характеристики

Моноциты - это клетки неправильной формы. У них есть ядро ​​почковидной формы. У них есть пузырьки в цитоплазме. Его диаметр колеблется от 16 до 24 мкм. Когда моноциты окрашиваются красителем Райта, их цитоплазма приобретает голубоватый цвет.

Их получают из плюрипотентных стволовых клеток костного мозга. Моноциты продуцируются на нескольких промежуточных стадиях и стадиях, включая: 1) общий миелоидный предшественник (CMP); 2) предшественник гранулоцитов-макрофагов (GMP); 3) предшественник макрофаг-дендритных клеток (MDP).

Они пластичны, потому что могут стать макрофагами или дендритными клетками. Когда они попадают в ткани, они становятся макрофагами или могут дифференцироваться в воспалительные дендритные клетки.

У людей моноциты составляют 8% лейкоцитов и имеют период полураспада 70 часов, тогда как у мышей они составляют 4% лейкоцитов и имеют период полураспада 17 часов.

На основании экспрессии хемокиновых рецепторов моноциты делятся на две основные группы. В организме человека это: CD14 ⁺⁺ CD16 ^- и CD14 ⁺ CD16 ⁺ . В мышке это Gr-1 ^hi и Gr-1l ^ow .

Развитие моноцитов определяется экспрессией специфических факторов транскрипции, таких как PU.1, и факторов смещения CCAAT, AML-1B, Sp-1, GATA-1 и -2.

Происхождение и развитие

Современные мышиные модели предполагают, что моноциты происходят в костном мозге из гемопоэтических стволовых клеток (HSC), которые развиваются в направлении образования предшественника гранулоцитов-макрофагов (GMP), который является образует предшественника макрофаго-дендритных клеток (MDP) и общего предшественника моноцитов (cMoP).

В просвете кровеносных сосудов в устойчивом состоянии cMoP дифференцируется сначала в клетки LY6C ^hi , а затем в клетки LY6C ^low . Мышиные клетки LY6C ^low (их человеческий эквивалент - CD14 ^low CD16 ⁺ ) становятся резидентными в крови макрофагами, а не самими моноцитами, и перемещаются по поверхности эндотелиального просвета.

Клетки LY6C ^low координируют стрессовую реакцию в просвете и отвечают через 7 Toll-подобный рецептор на сигналы локального повреждения, вызывая рекрутирование нейтрофилов. Это вызывает некроз эндотелия, и, следовательно, моноциты с ^{низким содержанием} LY6C очищают клеточный мусор.

Мышиные клетки LY6C ^hi (их человеческий эквивалент - CD14 ⁺ ) представляют собой «классические моноциты». Они собираются в местах воспаления, которые действуют как предшественники периферических мононуклеарных фагоцитов. Клетки LY6C ^hi играют важную роль в ответе хозяина на атаку патогенов, таких как Listeria monocytogenes.

Макрофаги, происходящие из моноцитов

Термин макрофаг относится к крупным фагоцитарным монументальным клеткам. В зависимости от ткани, в которой они находятся, макрофагам даются определенные названия.

Макрофаги называются клетками Купфера в печени, альвеолярными макрофагами в легких, гистиоцитами в соединительной ткани, остеокластами в кости, микроглией в головном мозге и клетками Лангерганса в коже. Они также названы в честь органа, в котором он находится, например лимфатического узла, тимуса или эндокринных макрофагов.

В стационарных условиях популяции резидентных в ткани макрофагов поддерживаются их локальной пролиферацией. Однако при воспалении происходит быстрое привлечение клеток-предшественников в компартмент макрофагов соответствующей ткани.

Дифференциация моноцитов с ^низким содержанием LY6C в макрофаги включает изменения экспрессии генов, которые определяют фенотипические изменения и экспрессию поверхностных антигенов, связанных с макрофагом. Существует два типа макрофагов, а именно: макрофаги M1 или воспалительные макрофаги; Макрофаги М2 или противовоспалительные (или регуляторные) макрофаги.

Макрофаги M1 сильно реагируют на вторжение патогенов и другие вредные сигналы посредством образования провоспалительных цитокинов и синтеза оксида азота и активных форм кислорода. Макрофаги М2 обладают толерогенными и восстанавливающими свойствами.

Дендритные клетки, полученные из моноцитов

Классические дендритные клетки развиваются из предшественника макрофаго-дендритных клеток (MDP), называемого доклассическими дендритными клетками. Дендритные клетки образуются из моноцитов, которые мигрируют через эндотелий в аблюменально-просветном направлении. Моноциты в эндотелиальном матриксе развиваются в макрофаги.

Рекрутирование ^hi- клеток LY6C происходит в месте воспаления. Привлеченные клетки LY6C ^hi трансформируются в дендритные клетки, которые мигрируют в лимфатические узлы. Моноциты LY6C ^hi превращаются в дендритные клетки CX ₃ CR1 ⁺ D14 ⁺ . Доклассические дендритные клетки превращаются в CD103 ⁺ .

Когда в коже возникает воспаление в результате облучения УФ-светом, моноциты LY6C ^hi проникают в эпидермис и становятся клетками с характеристиками клеток Лангерганса. Эти клетки также обычно обнаруживаются в слизистой эпителиальной линии влагалища и полости рта.

Дендритные клетки вагинального эпителия восстанавливаются клетками-предшественниками костного мозга. В условиях воспаления они заселяются моноцитами LY6C ^hi .

Характеристики

Роль моноцитов в инфекции

У здоровых людей моноциты периферической крови на 90% состоят из классических моноцитов (CD14 ⁺⁺ CD16 ⁺⁺ ). Остальные 10% являются CD16 ⁺ моноцитов (CD14 ⁺⁺ CD16 ⁺ промежуточные ) и неклассические моноциты (CD14 ⁺ CD16 ⁺ ).

На любую инфекцию или травму нейтрофилы реагируют быстро (в течение нескольких часов). Однако моноциты модулируют воспаление за счет продукции цитокинов, таких как IL-1β, IL-6, TNF-α и индуцибельная синтаза оксида азота. Каждый тип моноцитов по-разному реагирует на раздражители.

Например, во время инфицирования Candida albicans классические моноциты вызывают иммунный ответ Th7. В то время как при заражении Aspergillus fumigatus классические моноциты и CD16 ⁺ обладают сходной фагоцитозной способностью, а классические моноциты ингибируют прорастание конидий.

В условиях инфицирования количество моноцитов CD16 ⁺ увеличивается. Это наблюдалось у беременных женщин с малярией (Plasmodium spp.) И коинфекцией ВИЧ. Моноциты могут уменьшать количество паразитов, фагоцитируя инфицированные эритроциты посредством опсонического или неопсонического фагоцитоза.

Однако моноциты могут способствовать тяжелым проявлениям малярии, которая влияет на физиологические функции хозяина и приводит к появлению патологий. Моноциты, дендритные клетки и макрофаги также играют решающую роль в патогенезе ВИЧ.

Роль моноцитов в ангиогенезе и атерогенезе

Моноциты накапливаются в стенках растущих сосудов, предполагая, что они способствуют атерогенезу. Они не образуют сосудистых сетей, но имитируют эндотелиальные клетки, с которыми у них общие фенотипические характеристики и поверхностные маркеры.

Когда моноциты периферического кровообращения мигрируют из сосудов во внесосудистые, они созревают в макрофаги. В частности, макрофаги M2 обладают проангиогенными функциями: они способствуют ремоделированию сосудов во время восстановления тканей.

Характерной чертой образования атеросклеротической бляшки является накопление липопротеидов в интимной области артерии, которое сопровождается привлечением моноцитов из кровотока.

Моноциты мигрируют в субэндотелиальное пространство и взаимодействуют с компонентами внеклеточного матрикса, такими как коллаген I, основной составляющий стенки артерий. Между внеклеточным матриксом и моноцитами устанавливается сильное взаимодействие.

Липопротеины низкой плотности (ЛПНП), удерживаемые протеогликанами во внеклеточном матриксе, захватываются макрофагами. Матричные металлопротеиназы (ММП) важны для образования атероклеротических бляшек. Макрофаги ответственны за производство урокиназы, активирующей ММП.

Роль моноцитов в воспалении

Подмножества моноцитов - маркеры многих воспалительных состояний, таких как острый инфаркт миокарда, инсульт, сепсис, ревматоидный артрит, ВИЧ и гемодиализ. Например, у пациентов с инфарктом миокарда и аневризмой желудочков моноцитов намного больше, чем у лиц без этих патологий.

Моноциты и макрофаги являются основным источником цитокинов, которые служат межклеточными посредниками и регулируют пролиферацию, дифференцировку и миграцию клеток. Наиболее важными цитокинами, участвующими в сердечной недостаточности, являются фактор некроза опухоли (TNF) и интерлейкин IL6.

Изучение воспалительных процессов у пациентов с сердечной недостаточностью показало, что TNF, TNFR1 и TNFR2 являются предикторами смертности в исследуемой популяции. IL6 не является маркером воспаления, но оказывает прямое пагубное воздействие на миокард.

Терапевтическая модуляция системы цитокинов в клинических испытаниях на людях не увенчалась успехом. Другая стратегия состоит в использовании карведилола, неселективного антагониста бета-адренорецепторов, который снижает продукцию TNF моноцитами.

Фенофибрат, производное фиброевой кислоты, значительно подавляет высвобождение цитокинов, происходящих из моноцитов, таких как IL1, IL6 и MCP-1.

Уровни моноцитов в крови

Количественный анализ различных типов лейкоцитов в крови показывает следующие нормальные значения: форма полос (нейтрофильные гранулоциты) 3–5%; сегментированные (нейтрофильные гранулоциты) 40–75%; эозинофилы (гранулоциты) 2–4%; базофилы (гранулоциты) 0–1%; лимфоциты 25–40%; моноциты 2–8%.

Нормальное количество моноцитов в крови составляет от 0 до 800 клеток / мкл, а нормальное среднее значение составляет 300 клеток / мкл (0,3 x 10 ⁹ клеток / л). Хронические воспалительные процессы связаны с моноцитозом, то есть увеличением количества моноцитов. Абсолютное значение превышает 800 клеток / мкл (> 0,8 x 10 ⁹ клеток / л).

Некоторые расстройства, связанные с моноцитозом, представляют собой воспалительные заболевания, такие как туберкулез, сифилис и подкожный бактериальный эндокардит, гранулематоз / аутоиммунный, системная эриматозная волчанка, ревматоидный артрит и височный артериит.

Злокачественные заболевания, вызывающие моноцитоз, включают пролейкоз, нимфоцитарный лейкоз, гистиоцитоз, болезнь Ходжкина, неходжкинскую лимфому и карциномы.

Моноцитопения - это уменьшение количества моноцитов (менее 200 клеток / мкл; 0,2 x 10 ⁹ клеток / л). Это происходит в ответ на стресс, эндотоксемию и после приема глюкокортикоидов, интерферона альфа и TNF-альфа.

Некоторые расстройства, связанные с моноцитопенией, включают хронический лимфолейкоз, циклическую нейтропению и тяжелое термическое повреждение.

Заболевания, связанные с: рак

Моноциты, помимо того, что играют важную роль во врожденной иммунной системе в защите хозяина от патогенных микробов, также участвуют в патогенезе и прогрессировании таких заболеваний, как атеросклероз, рассеянный склероз и метастазирование опухолей.

Воспалительные макрофаги M1 участвуют в удалении ненужных опухолевых клеток, но макрофаги, ассоциированные с опухолью M2 (ТАМ), могут ингибировать противоопухолевый ответ, увеличивая рост опухоли и способствуя метастазированию.

Из-за этого наличие и количество ТАМ коррелируют с низкой продолжительностью жизни пациента. У мышей, у которых была удалена селезенка, они показывают снижение количества ТАМ, поэтому наблюдается снижение роста опухоли и метастазирования.

В гипоксической среде опухоли ТАМ находится под сильным влиянием секреции сигнальных молекул, клеток иммунной системы и опухолевых клеток. Инвазивные ТАМ продуцируют факторы роста, такие как EGF, которые способствуют росту опухоли.

Кроме того, ТАМ продуцирует такие факторы, как VEGF, которые способствуют росту кровеносных сосудов и метастазированию. Другой фактор, продуцируемый ТАМ, - это VEGFR1, который участвует в формировании преметастатической ниши.

Ссылки

1. Аббас, А. К., Лихтман, А. Х., Пиллаи, С. 2017. Клеточная и молекулярная иммунология. Эльзевир, Амстердам.
2. Auffray, C., Sieweke, MH, Geissmann, F. 1009. Моноциты крови: развитие, гетерогенность и взаимосвязь с дендритными клетками. Ежегодный обзор иммунологии, 27, 669–92.
3. Делвс, П.Дж., Мартин, С.Дж., Бертон, Д.Р., Ройт, И.М. 2017. Основная иммунология Ройтта. Уайли, Чичестер.
4. Илс, Л.-Дж. 2003. Иммунология для ученых-биологов. Уайли, Чичестер.
5. Фрейзер, И.П., Эзековиц, А.Б. 2001. Моноциты и макрофаги. В: Остин, К.Ф., Франк, М.М., Аткинсон, Дж. П., Кантор, Х., ред. Иммунологические заболевания Сэмтера, Том I. Lippincott Williams & Wilkins Publishers.
6. Гейссманн, Ф., Манц, М.Г., Юнг, С., Сивеке, М.Х., Мерад, М., Лей, К. 2010. Развитие моноцитов, макрофагов и дендритных клеток. Наука, 327, 656-661.
7. Хоффман, Р., Бенц, Э. Дж., Мл., Зильберштейн, Л. Е., Хеслоп, Х., Вайц, Д. И., Анастаси, Дж., Салама, м. Э., Абуталиб, С.А. 2017. Гематология: основные принципы и практика. Эльзевир, Амстердам.
8. Карлмарк, KR, Tacke, F., Dunay, IR 2012. Моноциты в здоровье и болезни - мини-обзор. Европейский журнал микробиологии и иммунологии 2, 97-102.
9. Lameijer, MA, Tang, J., Nahrendorf, M., Beelen, RHJ, Mulder, WJM 2013. Моноциты и макрофаги как наномедицинские мишени для улучшенной диагностики и лечения заболеваний. Обзоры экспертов в области молекулярной диагностики, 13, 567–580.
10. Ламейер, М., Тан, Дж., Нахрендорф, М., Малдер, WJM, 2013. Моноциты и макрофаги как наномедицинские мишени для улучшенной диагностики и лечения заболеваний. Обзор экспертов по молекулярной диагностике, 13, 567–580.
11. Lazarus, HM, Schmaier, AH 2019. Краткое руководство по гематологии. Спрингер, Чам.
12. Lichtman, MA, Kaushansky, K., Prchal, JT, Levi, MM, Burns, LJ, Armitage, JO 2017. Руководство по гематологии. Мак Гроу Хилл, Нью-Йорк.
13. Löffler, H., Rastetter, J., Haferlach, T. 2000. Атлас клинической гематологии. Спрингер, Берлин.
14. Лонго, DL 2010. Гематология и онкология Харрисона. Макгроу-Хилл, Нью-Йорк.
15. Мерфи, К., Уивер, С. 2016. Иммунобиология Джейнвей. Garland Science, Нью-Йорк.
16. Østerud, B., Bjørklid, E. 2003. Роль моноцитов в атерогенезе. Обзор физиологии, 83, 1069-1112.
17. Пархам, П. 2014. Иммунная система. Garland Science, Нью-Йорк.
18. Пол, WE 2012. Фундаментальная иммунология. Липпинкотт Уильямс и Уилкинс, Филадельфия.
19. Ричардс, Д.М., Хеттингер, Дж., Фуэрер, М. 2013. Моноциты и макрофаги при раке: развитие и функции. Микроокружение рака, 6, 179–191.
20. Wrigley, BJ, Lip, GYL, Shantsila, E. 2011. Роль моноцитов и воспаления в патофизиологии сердечной недостаточности. Европейский журнал сердечной недостаточности, 13, 1161–1171.
21. Йона, С., Юнг, С. 2009. Моноциты: подмножества, происхождение, судьбы и функции. Текущее мнение в гематологии. DOI: 10.1097 / MOH.0b013e3283324f80.