MONOCYTY: CHARAKTERISTIKA, FUNKCE, HODNOTY, NEMOCI - BIOLOGIE

Tyto monocyty jsou krevní buňky, které patří do leukocytů subpopulaci zvané mononukleární fagocyty systém. Mají společný původ s jinými fagocyty v krvetvorných kmenových buňkách. Jsou odpovědné za regulaci vrozené a adaptivní imunity, za remodelaci tkání a homeostázu.

Existují dvě podskupiny monocytů, které se liší svými funkcemi a osudem, a to: 1) jedna, která produkuje makrofágy po extravazaci z periferní cirkulace; 2) další, které se za zánětlivých podmínek diferencuje na zánětlivé dendritické buňky.

Zdroj: Dr. Graham Beards

Makrofágy jsou fagocytární buňky žijící v lymfoidní a nelymfoidní tkáni. Jsou zapojeny do tkáňové homeostázy v ustáleném stavu odstraněním apoptotických buněk. Kromě toho mají širokou škálu receptorů, které rozpoznávají patogeny.

Dendritické buňky se specializují na zpracování a prezentaci antigenů a na řízení reakce B a T buněk.

Kromě obrany proti infekcím mohou monocyty přispívat k rozvoji nemocí, jako je ateroskleróza a roztroušená skleróza, nebo naopak mohou přispívat k regeneraci svalů po poškození a ke degradaci amyloidních fibril v Alzheimerova choroba.

vlastnosti

Monocyty jsou buňky nepravidelného tvaru. Mají jádro ve tvaru ledvin. Mají vezikuly v cytoplazmě. Jeho průměr se pohybuje od 16 do 24 um. Když jsou monocyty obarveny Wrightovým barvením, jejich cytoplazma se zdá namodralá.

Jsou odvozeny od pluripotentních kmenových buněk z kostní dřeně. Monocyty jsou produkovány několika mezistupněmi a stádii včetně: 1) společného myeloidního progenitoru (CMP); 2) progenitor granulocytů a makrofágů (GMP); 3) progenitor dendritických buněk makrofágů (MDP).

Mají plasticitu, protože se mohou stát makrofágy nebo dendritickými buňkami. Stávají se makrofágy, když vstoupí do tkání nebo se mohou diferencovat na zánětlivé dendritické buňky.

U lidí tvoří monocyty 8% leukocytů a mají poločas 70 hodin, zatímco u myší představují 4% leukocytů a mají poločas 17 hodin.

Na základě exprese chemokinových receptorů jsou monocyty rozděleny do dvou hlavních skupin. U lidí to jsou: CD14 ⁺⁺ CD16 ^- a CD14 ⁺ CD16 ⁺. U myší se jedná o Gr-1 ^hi a Gr-1l ^ow.

Vývoj monocytů je určen expresí specifických transkripčních faktorů, jako je PU.1, a faktorů vytěsnění CCAAT, AML-1B, Sp-1, GATA-1 a -2.

Původ a vývoj

Současné modely založené na myších naznačují, že monocyty pocházejí z kostní dřeně z hematopoetických kmenových buněk (HSC), které se vyvíjejí směrem k tvorbě progenitoru granulocytů-makrofágů (GMP), který je tvoří progenitor dendritických buněk makrofágů (MDP) a obyčejný progenitor monocytů (cMoP).

V lumen krevních cév se v ustáleném stavu cMoP diferencuje nejprve na LY6C ^hi buňky a poté na LY6C ^nízké buňky. Myší LY6C ^nízké buňky (jejich lidský ekvivalent je CD14 ^nízký CD16 ⁺), stávají se spíše makrofágy rezidenty v krvi než samotné monocyty a pohybují se na povrchu endoteliálního lumenu.

LY6C ^nízké buňky koordinovat stresovou reakci v lumen, a reagovat, přes 7 Toll-like receptoru, na signály místní poškození, indukuje nábor neutrofilů. To spouští nekrózu endotelu a následně LY6C ^nízké monocyty čistí buněčný odpad.

Myší LY6C ^hi buňky (jejich lidský ekvivalent je CD14 ⁺) představují "klasické monocyty". Jsou přijímáni na místech zánětu, která působí jako prekurzory periferních mononukleárních fagocytů. Buňky LY6C ^hi hrají důležitou roli v odpovědi hostitele na útok patogenů, jako je Listeria monocytogenes.

Makrofágy odvozené z monocytů

Termín makrofág označuje velké fagocytární monumentální buňky. V závislosti na tkáni, ve které jsou nalezeny, jsou makrofágy dány specifické názvy.

Makrofágy se nazývají Kupfferovy buňky v játrech, alveolární makrofágy v plicích, histiocyty v pojivové tkáni, osteoklasty v kosti, mikroglie v mozku a Langerhansovy buňky v kůži. Jsou také pojmenovány podle orgánu, kde se nachází, jako jsou lymfatické uzliny, brzlík nebo endokrinní makrofágy.

Za podmínek ustáleného stavu jsou populace tkáňových makrofágů udržovány jejich lokální proliferací. Pokud však dojde k zánětu, dojde k rychlému náboru prekurzorových buněk do makrofágového oddělení příslušné tkáně.

Diferenciace ^nízkých monocytů LY6C na makrofágy zahrnuje změny v expresi genů, které určují fenotypové změny a expresi povrchových antigenů spojených s makrofágem. Existují dva typy makrofágů, konkrétně: M1 makrofágy nebo zánětlivé makrofágy; Makrofágy M2 nebo protizánětlivé (nebo regulační) makrofágy.

Makrofágy M1 silně reagují na invazi patogeny a další škodlivé signály vytvářením prozánětlivých cytokinů a syntézou oxidu dusnatého a reaktivních kyslíkových druhů. Makrofágy M2 mají tolerogenní a regenerační vlastnosti.

Dendritické buňky odvozené z monocytů

Klasické dendritické buňky se vyvíjejí z progenitoru makrofág-dendritických buněk (MDP), označovaného jako předklasická dendritická buňka. Dendritické buňky jsou tvořeny z monocytů, které migrují endotelem v ablumenálním - lumenálním směru. Monocyty v endoteliální matrici se vyvíjejí na makrofágy.

V místě zánětu dochází k náboru LY6C ^hi buněk. Získané LY6C ^hi buňky se transformují na dendritické buňky, které migrují do lymfatických uzlin. Tyto LY6C ^hi Monocyty se převedou na CX ₃ CR1 ⁺ D14 ⁺ dendritických buněk. Předklasické dendritické buňky se převádějí na CD103 ⁺.

Když se v kůži objeví zánět ozářením UV zářením, monocyty LY6C ^hi vstupují do epidermis a stávají se buňkami s charakteristikami Langerhansových buněk. Tyto buňky se také obvykle nacházejí ve sliznici epitelu vaginální a ústní dutiny.

Dendritické buňky vaginálního epitelu jsou rekonstituovány prekurzorovými buňkami kostní dřeně. Za zánětlivých podmínek jsou znovu osídleny monocyty LY6C ^ahoj.

Funkce

Úloha monocytů v infekci

U zdravých jedinců tvoří monocyty v periferní krvi 90% klasických monocytů (CD14 ⁺⁺ CD16 ⁺⁺). Zbývajících 10% jsou CD16 ⁺ monocyty (CD14 ⁺⁺ CD16 ⁺ meziprodukty) a neklasické monocyty (CD14 ⁺ CD16 ⁺).

Během jakékoli infekce nebo zranění neutrofily reagují rychle (během několika hodin). Monocyty však modulují zánět prostřednictvím produkce cytokinů, jako je IL-lp, IL-6, TNF-a a indukovatelná syntáza oxidu dusnatého. Každý typ monocytů reaguje na podněty odlišně.

Například během infekce Candida albicans indukují klasické monocyty imunitní odpověď Th7. Zatímco u infekce Aspergillus fumigatus mají klasické monocyty a CD16 ⁺ podobné kapacity fagocytózy a klasické monocyty inhibují klíčení konidií.

Za podmínek infekce se počet monocytů CD16 ⁺ zvyšuje. To bylo pozorováno u těhotných žen s malárií (Plasmodium spp.) A koinfikovaných HIV. Monocyty mohou snížit počet parazitů, fagocytovat infikované erytrocyty prostřednictvím opsonické nebo neopsonické fagocytózy.

Monocyty však mohou přispívat k závažným projevům malárie, které ovlivňují fyziologické funkce hostitele a vedou k výskytu patologií. Monocyty, dendritické buňky a makrofágy také hrají klíčovou roli v patogenezi HIV.

Role monocytů v angiogenezi a aterogenezi

Monocyty se hromadí ve stěně rostoucích cév, což naznačuje, že přispívají k aterogenezi. Netvoří vaskulární sítě, ale napodobují endoteliální buňky, se kterými sdílejí fenotypové charakteristiky a povrchové markery.

Když monocyty v periferním oběhu migrují z vaskulárního do extravaskulárního kompartmentu, dozrávají na makrofágy. Konkrétně makrofágy M2 mají proangiogenní funkce: podporují vaskulární remodelaci během opravy tkáně.

Charakteristikou tvorby aterosklerotického plaku je akumulace lipoproteinů v intimní oblasti tepny, která je doprovázena náborem monocytů z oběhu.

Monocyty migrují do subendoteliálního prostoru a interagují se složkami extracelulární matrice, jako je kolagen I, hlavní složka stěny tepen. Mezi extracelulární maticí a monocyty se vytvoří silná interakce.

Lipoproteiny o nízké hustotě (LDL), zadržené proteoglykany v extracelulární matrici, jsou zachyceny makrofágy. Matricové metaloproteinázy (MMP) jsou důležité pro tvorbu aterosklerotických plaků. Makrofágy jsou zodpovědné za produkci urokinázy, která aktivuje MMP.

Úloha monocytů při zánětu

Monocyty podmnožují markery mnoha zánětlivých stavů, jako je akutní infarkt myokardu, mrtvice, sepse, revmatoidní artritida, HIV a hemodialýza. Například pacienti s infarktem myokardu a komorovou aneuryzmou mají mnohem více monocytů než jedinci bez těchto patologií.

Monocyty a makrofágy jsou hlavním zdrojem cytokinů, které slouží jako mezibuněčné posly a regulují proliferaci, diferenciaci a migraci buněk. Nejdůležitějšími cytokiny zapojenými do srdečního selhání jsou tumor nekrotizující faktor (TNF) a interleukin IL6.

Studie zánětlivých procesů u pacientů se srdečním selháním ukázala, že TNF, TNFR1 a TNFR2 jsou prediktory úmrtnosti ve studované populaci. IL6 není markerem zánětu, ale má přímý škodlivý účinek na myokard.

Terapeutická modulace cytokinového systému v klinických studiích nebyla u lidí úspěšná. Další strategie spočívá v použití karvedilolu, neselektivního antagonisty beta-adrenoreceptoru, který snižuje produkci TNF monocyty.

Fenofibrát, derivát kyseliny fibronové, významně inhibuje uvolňování cytokinů odvozených od monocytů, jako jsou IL1, IL6 a MCP-1.

Hladiny monocytů v krvi

Kvantitativní analýza různých typů leukocytů v krvi ukazuje na následující normální hodnoty: tvar proužků (neutrofilní granulocyty), 3–5%; segmentovaný (neutrofilní granulocyty), 40–75%; eozinofily (granulocyty), 2–4%; bazofily (granulocyty), 0–1%; lymfocyty, 25–40%; monocyty, 2–8%.

Normální počet monocytů v krvi je mezi 0 a 800 buňkami / ul a normální průměrná hodnota je 300 buněk / ul (0,3 x ¹⁰⁹ buněk / l). Chronické zánětlivé procesy jsou spojeny s monocytózou, což je nárůst počtu monocytů. Absolutní hodnota přesahuje 800 buněk / µl (> 0,8 x ¹⁰⁹ buněk / l).

Některé poruchy spojené s monocytózou jsou zánětlivá onemocnění, jako je tuberkulóza, syfilis a subkutánní bakteriální endokarditida, granulomatóza / autoimunita, systémový lupus erimatous, revmatoidní artritida a temporální arteritida.

Mezi maligní poruchy, které způsobují monocytózu, patří preleukémie, nympocytární leukémie, histiocytóza, Hodgkinova choroba, non-Hodgkinův lymfom a karcinomy.

Monocytopenie je snížení počtu monocytů (méně než 200 buněk / ul, 0,2 x 10 ⁹ buněk / l). Vyskytuje se v reakci na stres, endotoxemii a po podání glukokortikoidů, interferonu alfa a TNF-alfa.

Některé poruchy spojené s monocytopenií jsou chronická lymfocytární leukémie, cyklická neutropenie a závažné tepelné poškození.

Související nemoci: rakovina

Monocyty se kromě toho, že hrají důležitou roli v přirozeném imunitním systému při obraně hostitele před patogenními mikroby, také podílejí na patogenezi a progresi nemocí, jako je ateroskleróza, roztroušená skleróza a nádorová metastáza.

Zánětlivé makrofágy M1 se podílejí na eliminaci zbytečných nádorových buněk, ale nádorové makrofágy (TAM) M2 mohou inhibovat protinádorovou odpověď, zvyšovat růst nádoru a podporovat metastázy.

Z tohoto důvodu je přítomnost a množství TAM korelována se špatnou délkou života pacienta. U myší, u nichž byla slezina odstraněna, vykazují snížení počtu TAM, a proto je pozorován snížený růst nádoru a metastázy.

V hypoxickém prostředí nádoru je TAM silně ovlivněna sekrecí signálních molekul, buněk imunitního systému a nádorových buněk. Invazivní TAM produkují růstové faktory, jako je EGF, které podporují růst nádoru.

TAM navíc produkuje faktory jako VEGF, které podporují růst krevních cév a metastázy. Další faktor produkovaný TAM je VEGFR1, který se podílí na tvorbě premetastatické mezery.

Reference

Abbas, AK, Lichtman, AH, Pillai, S. 2017. Buněčná a molekulární imunologie. Elsevier, Amsterdam.
Auffray, C., Sieweke, MH, Geissmann, F. 1009. Krevní monocyty: vývoj, heterogenita a vztah k dendritickým buňkám. Annual Review of Immunology, 27, 669–92.
Delves, PJ, Martin, SJ, Burton, DR, Roitt, IM 2017. Roittova základní imunologie. Wiley, Chichester.
Eales, L.-J. 2003. Imunologie pro vědce v životě. Wiley, Chichester.
Fraser, IP, Ezekowitz, AB 2001. Monocyty a makrofágy. In: Austen, KF, Frank, MM, Atkinson, JP, Cantor, H., eds. Samterova imunologická onemocnění, svazek I. Lippincott Williams & Wilkins Publishers.
Geissmann, F., Manz, MG, Jung, S., Sieweke, MH, Merad, M, Ley, K. 2010. Vývoj monocytů, makrofágů a dendritických buněk. Science, 327, 656-661.
Hoffman, R., Benz, EJ, Jr, Silberstein, LE, Heslop, H., Weitz, JI, Anastasi, J., Salama, m. E., Abutalib, SA 2017. Hematologie: základní principy a praxe. Elsevier, Amsterdam.
Karlmark, KR, Tacke, F., Dunay, IR 2012. Monocyty ve zdraví a nemoci - mini review. European Journal of Microbiology and Immunology 2, 97-102.
Lameijer, MA, Tang, J., Nahrendorf, M., Beelen, RHJ, Mulder, WJM 2013. Monocyty a makrofágy jako nanomedicinální cíle pro zlepšení diagnostiky a léčby nemoci. Odborné recenze v Molecular Diagnostics, 13, 567–580.
Lameijer, M., Tang, J., Nahrendorf, M., Mulder, WJM 2013. Monocyty a makrofágy jako nanomedicinální cíle pro zlepšení diagnostiky a léčby nemoci. Expert Review Molecular Diagnostic, 13, 567–580.
Lazarus, HM, Schmaier, AH 2019. Stručný průvodce hematologií. Springer, Cham.
Lichtman, MA, Kaushansky, K., Prchal, JT, Levi, MM, Burns, LJ, Armitage, JO 2017. Hematologický manuál. Mc Graw Hill, New York.
Löffler, H., Rastetter, J., Haferlach, T. 2000. Atlas klinické hematologie. Springer, Berlín.
Longo, DL 2010. Harrisonova hematologie a onkologie. McGraw-Hill, New York.
Murphy, K., Weaver, C. 2016. Janewayova imunobiologie. Garland Science, New York.
Østerud, B., Bjørklid, E. 2003. Úloha monocytů v aterogenezi. Physiology Review, 83, 1069-1112.
Parham, P. 2014. Imunitní systém. Garland Science, New York.
Paul, WE 2012. Základní imunologie. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia.
Richards, DM, Hettinger, J., Feuerer, M. 2013. Monocyty a makrofágy v rakovině: vývoj a funkce. Cancer Microenvironment, 6, 179–191.
Wrigley, BJ, Lip, GYL, Shantsila, E. 2011. Úloha monocytů a zánětu v patofyziologii srdečního selhání. European Journal of Heart Failure, 13, 1161–1171.
Yona, S., Jung, S. 2009. Monocyty: podmnožiny, původy, osudy a funkce. Aktuální názor na hematologii. DOI: 10,1097 / MOH.0b013e3283324f80.

MONOCYTY: CHARAKTERISTIKA, FUNKCE, HODNOTY, NEMOCI - BIOLOGIE - 2025