Macrofag

Macrofagele sunt celule mononucleare tisulare care aparțin sistemului fagocitar . Granulocitele și monocitele neutrofile fac, de asemenea, parte din acest din urmă sistem. Acestea joacă un rol foarte important în răspunsurile imune naturale și specifice. Funcția lor principală este fagocitoza , adică capacitatea de a încorpora particule străine, inclusiv microorganisme , în citoplasma lor și de a le distruge. De asemenea, secretă citokine cu activitate pro-inflamatorie și au „ antigenul limfocitelor T ajutătoare .

Originea macrofagelor

Celula progenitoare a macrofagelor, la fel ca toate celulele sanguine, este celula stem multipotentă . În măduva osoasă, această celulă este diferențiată în diferite jambe celulare, inclusiv cea care dă naștere monoblastului ; pe măsură ce se maturizează, această celulă părăsește măduva și curge în sânge sub forma unui monocit .

Monocitele circulante sunt de aproximativ 500-1000 / mm³ , au un diametru de 10-15 microni, un nucleu în formă de rinichi sau fasole și o citoplasmă fin granulară care conține lizozomi, vacuole fagocitare și filamente citoscheletice.

Din sânge migrează în țesuturi și pe măsură ce se maturizează se transformă în macrofage. Prin urmare, monocitele și macrofagele tisulare reprezintă două etape ale aceluiași stem celular denumit adesea sistemul fagocitar mononuclear ; acest sistem a fost menționat în trecut cu termenul acum abandonat de sistem reticulo-endotelial .

În locul de migrație, caracterizat prin poziția strategică din care să capteze agenții microbieni, macrofagele iau diferite caracteristici citomorfologice în funcție de țesutul în care sunt situate:

În ficat, căptușesc sinusoidele vasculare și se numesc celule Kupffer .
În sistemul nervos central, acestea au fost denumite celule microglia .
În plămân se numesc macrofage alveolare.
În inimă se numesc macrofage cardiace .
Pe de altă parte, în os , osteoclastele .
Uneori dezvoltă citoplasmă abundentă și au fost numite celule epitelioide datorită asemănării lor cu celulele epiteliale ale pielii.
Alteori, mai multe macrofage se pot contopi pentru a forma celule gigantice multinucleate ( celula Langhans ).

Morfologia macrofagelor

Macrofagele diferențiate în contextul diferitelor organe au aspecte morfologice și funcționale eterogene, puternic condiționate de situl colonizat.

În țesuturile conjunctive , macrofagele se pot prezenta într-o stare de repaus sau într-o stare activată.

În primul caz vorbim de macrofage fixe; acestea se găsesc aderând la structurile matricei extracelulare cu extensii citoplasmatice, conferind acestor celule o formă stelată sau fus care, în preparatele obișnuite pentru microscopie optică, le face dificil de distins de fibroblaste .

Fotografie cu microscop electronic a unui macrofag alveolar (plămân)

Dacă sunt stimulate (de obicei, prin procese inflamatorii în curs), macrofagele suferă modificări structurale și funcționale și se spune că sunt activate . Datorită restructurării profunde a citoscheletului, extensiile cu care au aderat la substrat sunt retrase. Odată detașat, conformația celulară se adaptează pentru a permite mișcarea, macrofagele capătă capacitatea amoeboidă de mișcare; în plus, acestea demonstrează o capacitate fagocitară marcată. Forma devine schimbătoare, iar la nivelul plasmalemei există o emisiune caracteristică învolburată a proeminențelor și pliurilor ondulate numite membrane ondulate sau ondulate , care reflectă activitatea motorie turbulentă a acestor celule, deosebit de apreciată în fotografiile realizate cu microscopul electronic de scanare. . Volumul celular crește, în principal datorită dezvoltării reticulului endoplasmatic dur și a aparatului Golgi , necesar pentru sinteza hidrolazelor lizozomale. Acestea sunt conținute în vezicule numite vezicule hidrolastice , care, în urma fuziunii cu endozomi, formează lizozomi; deoarece numărul lor crește rapid, în curând sunt observabile în microscopie optică ca granulații ale citoplasmei chiar peste limita de rezoluție; la microscopul electronic apar ca granule electrondense. Nucleul este ovoid; prezintă frecvent o indentare laterală (nucleu reniform); sub microscopul electronic de transmisie, anvelopa nucleară prezintă un profil neregulat, iar cromatina apare în egală măsură eu- și heterocromatică (aceasta din urmă este adesea localizată la periferia nucleului).

În anumite condiții patologice (în special în inflamațiile granulomatoase cronice), macrofagele activate se acumulează, formând un fel de capsulă în jurul locului inflamației. În aceste cazuri, celulele se contactează între ele prin extensii ale citoplasmei care le conferă un aspect similar celulelor epiteliale: macrofagele în aceste condiții particulare sunt numite celule epitelioide . Limitele dintre celulă și celulă pot fi dificil de distins. În microscopia optică, ele apar alungite, cu citoplasmă palidă, o membrană cu profil neregulat și indistinct; nucleul este ovoid, central, cu cromatină fin dispersată - în microscopia electronică apare predominant euchromatic; există o reducere semnificativă și caracteristică a numărului de lizozomi. Aceasta reflectă o caracteristică tipică a afecțiunilor granulomatoase: celulele epitelioide par să fi pierdut capacitatea de fagocitare și digerare eficientă a materialelor străine; activitatea fagocitozei este foarte redusă, în timp ce pinocitoza este activă. În unele cazuri, celulele epitelioide fuzionează, formând celule gigantice plurinucleare (celule Langhans ), caracterizate prin nuclee dispuse radial la periferia citoplasmei, chiar sub plasmalemă.

Funcțiile macrofagelor

În plus față de funcția de apărare efectuată cu fagocitoza agenților străini, cum ar fi microbii, macrofagele joacă un rol important în mecanismul complex al răspunsurilor imune. În funcție de compartimentul sistemului imunitar în care au loc, acestea pot fi rezumate după cum urmează:

În imunitate înnăscută:

Fagocitoza microbilor și distrugerea acestora.
Producerea de citokine capabile să amintească și să activeze alte celule inflamatorii. Secreția enzimelor și a factorilor de creștere, de exemplu factorul de creștere a trombocitelor, care stimulează creșterea și activitatea fibroblastelor și a celulelor endoteliale contribuind astfel la repararea țesuturilor deteriorate de infecție.
Producerea, în cursul infecțiilor virale, de interferon-alfa, o citokină capabilă să inhibe replicarea virală și răspândirea infecției la alte celule sănătoase.

În imunitate specifică:

Prezentarea antigenului la limfocitele T.

Fagocitoză

Macrofagele au receptori de membrană pe suprafața celulei cu care preiau microorganisme sau alte particule. În special, ne amintim printre acești receptori CD14 care recunoaște LPS (stratul lipopolizaharidic, structura tipică a bacteriilor gram negative ), CD16 care recunoaște Fc (partea terminală) a IgG și diverși receptori pentru factorii complementari. Odată activate, receptorii transmit semnale de remodelare a membranei celulare care la început emite o extroflexie, apoi formează o adâncitură din ce în ce mai profundă până când cele două capete care învelesc atingerea particulelor și se unesc între ele. În acest fel, materialul străin este scufundat în citoplasma macrofagului, formând o veziculă acoperită cu membrană numită fagosom . În urma încorporării microorganismului, se activează un proces prin care fagozomul este adus mai aproape de lizozomi până când se contopesc cu aceștia, formând fagomozozomul . Materialul fagocitat este astfel în contact cu diferite enzime conținute în lizozomi și apoi digerat. Printre aceste enzime ne amintim:

Oxidaza fagocitică care transformă oxigenul molecular în produse reactive de oxigen intermediar care au o acțiune toxică asupra microorganismelor. Un deficit genetic al acestei enzime caracterizează boala granulomatoasă cronică : în această imunodeficiență fagocitele sunt incapabile să elimine microbii și, prin urmare, organismul încearcă să oprească infecția prin amintirea unui număr tot mai mare de limfocite și macrofage cu formarea granuloamelor .
Sintetaza inductibilă a oxidului de azot care transformă arginina în oxid de azot cu activitate microbicidă.
Proteazele lizozomale care digeră proteinele bacteriene, de exemplu: lizozima, proteinele cationice, acidul ph defensine și lactoferinele.

Cu toate acestea, trebuie subliniat faptul că o reacție inflamatorie foarte energică poate duce la eliberarea enzimelor lizozomale în spațiul extracelular cu deteriorarea țesuturilor gazdei în sine. Acest fenomen apare în special la macrofagele alveolare atunci când încearcă să fagociteze fibrele de azbest: fagocitoza frustrată implică extravazarea dăunătoare a lichidului lizozomal în spațiul extracelular provocând un proces inflamator. Se crede că acest fenomen ar putea sta la baza cancerigenității azbestului. În ceea ce privește microorganismele capabile să supraviețuiască fagocitozei, ne amintim de brucele și micobacterii.

ADCC (citotoxicitate celulară mediată de anticorpi)

Printre funcțiile efectoare ale macrofagelor găsim și capacitatea de a liza celulele opsonizate de anticorpi sau factori de complement. Aceste funcții ale fagocitelor mononucleare sunt posibile datorită prezenței pe membrana citoplasmatică a acestuia din urmă de receptori specifici: CD16 care recunoaște FC (partea terminală) a IgG și diferiți receptori pentru moleculele complementului. Acțiunea citotoxică a macrofagelor asupra celulelor infectate este foarte diferită de fagocitoză, ceea ce ar fi imposibil având în vedere dimensiunea celulelor care trebuie eliminate. Adcc prevede, de fapt, „injectarea” de organite ucigașe de către fagocitul mononuclear către celula țintă, care suferă liză.

Producția de citokine

În urma activării stimulate de microorganisme, macrofagele, precum și alte celule ale sistemului imunitar, produc substanțe numite citokine : sunt proteine care acționează ca o legătură între diferitele tipuri de celule implicate în inflamație și imunitate.

Microbii se leagă printr-o componentă lipozaharidică numită LPS a endotoxinelor lor de un receptor exprimat pe membrana macrofagelor. Acest lucru determină macrofagele să secrete următoarele citokine:

Factorul de necroză tumorală (TNF) : pe lângă macrofage este produs de limfocitele T, provoacă inflamații prin activarea neutrofilelor și a celulelor endoteliale, precum și activarea coagulării. De asemenea, acționează asupra hipotalamusului provocând febră, asupra ficatului prin stimularea sintezei proteinelor din faza acută, asupra mușchiului și asupra țesutului adipos favorizând catabolismul și, în cazuri extreme, cașexia. La concentrații mari determină vasodilatație marcată și reducerea contractilității miocardice: cu acest mecanism se determină hipotensiunea și formarea trombului și în cele mai severe cazuri șocul .
Interleukina 1 (IL-1) : este produsă și de celulele endoteliale și are efecte foarte asemănătoare cu TNF.
Interleukina 12 (IL-12) : este produsă și de celulele dendritice. Pe limfocitele T și limfocitele NK stimulează sinteza interferon-gamma (IFN-γ) care amplifică răspunsul acelorași macrofage. Pe limfocitele T diferențierea către linia Th1.
Interferon-alfa (IFN-α) : este produs în caz de infecții virale și este capabil să inhibe replicarea virușilor.
Interleukina 6 (IL-6) : este produsă și de limfocitele T și este o interleukină care acționează ca o citokină multifuncțională, atât proinflamatorie, cât și antiinflamatorie.

Prezentarea antigenului la limfocitele T.

Același subiect în detaliu: Prelucrarea antigenului .

Pentru ca limfocitele T să recunoască antigenele și să-și continue răspunsul imunitar, acestea trebuie să le fie prezentate sub formă de peptide asociate cu moleculele complexului de histocompatibilitate majoră (MHC). Celulele care îndeplinesc această sarcină delicată sunt numite celule care prezintă antigen (APC profesionale). Macrofagele și fagocitele mononucleare, celulele dendritice (care includ celulele Langerhans ), limfocitele B aparțin acestei familii de celule.

Procesul de prezentare a antigenului implică o fază de procesare a antigenelor fagocitate în care antigenele proteice sunt degradate de enzimele endocelulare și transformate în peptide. Ulterior, peptidele sunt exprimate la suprafață și introduse în anumite buzunare ale moleculelor MHC formând un singur complex care este expus pe suprafața celulei. În acest fel, limfocitele T sunt capabile să recunoască antigenele străine și să inițieze continuarea răspunsului imun, oferind stimuli pentru proliferarea și diferențierea limfocitelor B și a limfocitelor citotoxice (CTL).

Prezentarea antigenelor la limfocitele T are loc în zonele corticale ale ganglionilor limfatici unde converg transportate de APC prin căile limfatice. După cum s-a explicat anterior, macrofagele, la fel ca alte celule care prezintă antigen, locuiesc într-o formă inactivă în locații strategice care pot fi căi de intrare potențiale pentru agenții microbieni, cum ar fi pielea, epiteliul sistemului respirator și digestiv, sinusoidele ficatului . Odată ce antigenele au fost capturate și digerate, aceste celule, atrase de chemokine, migrează pe calea limfatică către ganglionii limfatici de drenaj; în timpul migrației, acestea suferă maturarea prin creșterea sintezei moleculelor MHC și a altor molecule numite costimulatori , cu alte cuvinte din celule capabile pur și simplu de a captura antigenul, ele devin APC profesionale, adică celule capabile să prezinte antigenul la limfocitele T și să le stimuleze la răspunde eficient.

Recrutarea leucocitelor

Leucocitele (granulocite, agranulocite) migrează către focarele infecției printr-o migrație trans-endotelială. În această migrație, acestea sunt conduse de factori chemoptatici (endotoxine, anticorpi care acoperă un antigen). Acestea fiind spuse că putem articula procesul de migrație trans-endotelială prin următoarele faze:

Sub stimuli chimiotactici, se creează o interacțiune slabă între leucocite și celulele endoteliale, care exprimând selectina P și selectina E, leagă lanțurile glucidice (letină) prezente pe membrana leucocitelor.
Această interacțiune slabă duce la o încetinire a fluxului de leucocite de-a lungul patului endotelial.
Ulterior, datorită medierii citokinelor IL-1 (interleukină 1) și TNF α, celulele endoteliale sunt induse să exprime unele proteine de aderență: I Cam 1, I Cam 2, V Cam. Acestea din urmă leagă integrinele (αLβ2, αLβ4) situate pe membrana leucocitelor (trebuie remarcat faptul că expresia acestor integrine este întotdeauna indusă de citokinele menționate mai sus), stabilind astfel o interacțiune mai puternică decât cea mediată de selectine.
Interacțiunea mai stabilă mediată de integrine, permite leucocitelor să traverseze peretele endoteliului și să ajungă la țesutul conjunctiv și să lupte împotriva focarului infecției. Procesul de traversare a peretelui endotelial se numește diapedeză.

Remodelarea țesuturilor

Macrofagele, pe lângă capacitatea de fagocitoză (care devine microbicid în anumite aspecte ale răspunsului imun), pot fi activate pentru a produce enzime pentru sinteza colagenului și care permit fibroza. Acest proces se numește activare alternativă a macrofagelor. Acest tip de specializare are loc datorită factorilor angiogenici (VEGF), factorilor de stimulare a fibroblastelor (PDGF) și interleukinelor 4 și 13 . Aceste două citokine sunt eliberate de limfocitele T _H 2 , ca în cazul unui răspuns alergic sau, de asemenea, de granulocitele eozinofile prezente în țesutul deteriorat. În această stare, macrofagele eliberează factori de creștere care stimulează producția de fibroblaste și formarea vaselor de sânge.

Bibliografie

Pasquale Rosati, Roberto Colombo; Nadir Maraldi, Histologie , ediția a V-a, Milano, Edi-Ermes, 2006, ISBN 88-7051-294-0 .
Paolo Bani, și colab., Manualul de histologie , ediția I, Idelson-Gnocchi, 2007, ISBN 978-88-7947-455-9 .
Leslie P. Gartner, James L. Hiatt, Color Textbook of Histology , ediția a treia, Saunders Elsevier, 2006, ISBN 1-4160-2945-1 .