У буквальному перекладі визначення «макрофаг» має досить зловісний і страшний сенс: «макрос» грецькою означає «великий», а «фагос» - пожирач. «Великий пожирач»… Уява малює якогось монстра, але йдеться лише про клітини крові. Втім, якщо судити про макрофаги на клітинному рівні, то свою назву вони цілком виправдовують.

Що таке клітини макрофаги та звідки вони беруться?

Функції макрофагів:

При попаданні в тіло чужорідного об'єкта, чи то мікроб чи стороннє тіло, імунна система відразу «спускає на нього собак»: його атакують фагоцити. Ці клітини, серед яких і макрофаги, розпізнають, уловлюють та пожирають чужинців, що загрожують благополуччю внутрішнього середовища організму.

Крім того, макрофаги знищують загиблі клітини, які завершили своє існування процесом апоптозу (запрограмована, природна, нормальна загибель клітин). Також функції макрофагів полягають у забезпеченні протипухлинного імунітету: зафіксувавши появу в організмі атипових, ракових клітин, макрофаги нападають на них та поїдають.

Види макрофагів:

7. Де знаходяться м акрофаги лімфатичних вузлівзрозуміло за назвою. Це завдяки їм лімфовузли відомі як фільтри, що очищають лімфу.

Макрофаги та імунна система:

Клітини макрофаги не просто бездумно знищують шкідливі об'єкти: розщеплюючи їх у фрагменти, вони здійснюють процес презентації їх антигенів. Антигени - це молекули шкідливих частинок, які говорять про їхню генетичну чужорідність і викликають відповідну захисну реакцію з боку імунітету. Самі собою вони не становлять загрози зараження чи іншого негативного впливу, але це - мітка чужинця, тому організм реагує з їхньої присутність захисної реакцією, як у повноцінних агресорів.

У процесі фагоцитозу макрофаги презентують антигени вбитих ворогів - виставляють їх на поверхню своїх мембран. Також вони утворюють цитокіни - інформаційні молекули, які несуть у собі дані про переможеного агресора.

З цим безцінним вантажем макрофаги прямують до представників іншої ланки імунітету-лімфоцитів. Вони передають їм інформацію та вчать, як чинити, якщо в організм колись ще раз проникне носій того ж антигену. В результаті імунітет зберігає по відношенню до нього повну боєздатність.

На жаль, іноді особистого досвіду наших макрофагів чи інших фагоцитів недостатньо у тому, щоб імунна система працювала належним чином і правильно реагувала на шкідливі об'єкти. Щоб підвищити її ефективність і заразом покращити стан здоров'я в цілому, рекомендується приймати препарат Трансфер Фактор. Він містить цитокіни, що несуть у собі дані про всіляких збудників захворювань, токсинів та інших шкідливих агентів. Препарат навчає імунітет повноцінної роботі, що негайно і сприятливо позначається на перебігу наявних захворювань, стані обміну речовин та функції органів. Засіб можна використовувати в лікувальних та профілактичних цілях.

• Здійснюють фагоцитоз.
• Процесують антиген, а потім рекомендують (презентують) його пептиди Т-хелперам, підтримуючи здійснення імунної відповіді (рис. 6).

Фагоцитоз

див. Фагоцитоз

Основною властивістю макрофагу (рис. 4) є здатність до фагоцитозу - селективного ендоцитозу і подальшої деструкції об'єктів, що містять молекули патогенов'язаних шаблонів або приєднані опсоніни (рис. 5, 6).

Рецептори макрофагів

Макрофаги на своїй поверхні експресують рецептори, що забезпечують процеси адгезії (наприклад, CDllc і CDllb), сприйняття регуляторних впливів та участь у міжклітинній взаємодії. Так, є рецептори до різних цитокінів, гормонів, біологічно активних речовин.

Бактеріоліз

див. Бактеріоліз

Презентація антигену

див. Презентація антигену

Поки відбувається руйнування захопленого об'єкта, на мембрані макрофага суттєво зростає кількість рецепторів шаблонного розпізнавання та рецепторів до опсонінів, що дозволяє продовжувати здійснення фагоцитозу, а також підвищується експресія молекул головного комплексу гістосумісності II класу, що залучаються до процесів презентації (рекомендації). антигену імунокомпетентним клітинам. Паралельно макрофаг виробляє синтез доімунних цитокінів (в першу чергу ІЛ-1β, ІЛ-6 та фактора некрозу пухлини α), що залучають до роботи інші фагоцити та активують імунокомпетентні клітини, готуючи їх до подальшого розпізнавання антигену. Залишки патогену видаляються з макрофагу шляхом екзоцитозу, а імуногенні пептиди в комплексі з НLA II надходять на поверхню клітини для активації Т-хелперів, тобто. підтримки імунної відповіді.

Макрофаги та запалення

Добре відома важлива роль макрофагів в асептичному запаленні, яке розвивається в осередках неінфекційного некрозу (зокрема, ішемічного). Завдяки експресії рецепторів до сміття (scavenger receptor) ці клітини ефективно фагоцитують і знешкоджують елементи тканинного детриту.

Також саме макрофаги захоплюють і переробляють сторонні частки (наприклад, пил, частинки металу), з різних причин потрапили в організм. Складність фагоцитозу таких об'єктів полягає в тому, що вони абсолютно позбавлені молекулярних шаблонів і не фіксують опсоніни. Щоб вийти з цієї складної ситуації, макрофаг починає синтезувати компоненти міжклітинного матриксу (фібронектин, протеоглікани та ін), якими обволікає частинку, тобто. штучно створює такі її поверхневі структури, які легко розпізнаються. Матеріал із сайту http://wiki-med.com

Встановлено, що за рахунок діяльності макрофагів відбувається перебудова метаболізму при запаленні. Так, ФНП-α активує ліпопротеїнліпазу, що мобілізує ліпіди з депо, що при тривалому перебігу запалення призводить до схуднення. За рахунок синтезу доімунних ци-токін макрофаги здатні пригнічувати синтез цілого ряду продуктів в печінці (так, ФНП-α пригнічує синтез гепатоцитами альбумінів) і підвищувати утворення острофазових білків (в першу чергу за рахунок ІЛ-6), що відносяться переважно до глобулінової фракції. Подібна перепрофілізація гепатоцитів поряд із збільшенням синтезу антитіл (імуноглобулінів) призводить до зниження альбуміноглобулінового коефіцієнта, що використовується як лабораторний маркер запального процесу.

Крім класично активованих макрофагів, про які йшлося вище, виділяють субпопуляцію альтернативно активованих макрофагів, які забезпечують процес загоєння ран і репарацію після запальної реакції. Ці клітини продукують велику кількість ростових факторів - тромбоцитарного, інсулінового, факторів росту, трансформуючого фактора росту β і фактора зростання ендотелію судин. Альтернативно активовані макрофаги формуються під дією цитокінів ІЛ-13 та ІЛ-4, тобто. в умовах реалізації переважно гуморальної імунної відповіді.

• макрофаги що це таке

• антибактеріальний імунітет

• основні функції макрофагів:

• поверхневі рецептори макрофагів

• що таке мікрофаги у легенях

Основні статті: Неспецифічний клітинний імунітет, Антитілозалежна цитотоксичність

Функції макрофагів

Макрофаги виконують такі функції:

• Здійснюють фагоцитоз.
• Процесують антиген, а потім рекомендують (презентують) його пептиди Т-хелперам, підтримуючи здійснення імунної відповіді (рис.
• Виконують секреторну функцію, що полягає в синтезі та виділенні ферментів (кислі гідролази та нейтральні протеїнази), компонентів комплементу, інгібіторів ферментів, компонентів міжклітинного матриксу, біологічно активних ліпідів (простагландинів і лейкотрієнів), ендогенних пірогенів, 6, ФНП-α та ін.).
• Надають цитотоксичний вплив на клітини-мішені за умови фіксації на них антитез відповідної стимуляції з боку Т-лімфоцитів (так звані реакції антитілозалежної клітинно-опосередкованої цитотоксичності).
• Змінюють метаболізм при запаленні.
• Беруть участь в асептичному запаленні та руйнуванні сторонніх частинок.
• Забезпечують процес загоєння ран.

Фагоцитоз

Фагоцитоз

Основною властивістю макрофагу (рис. 4) є здатність до фагоцитозу - селективного ендоцитозу та подальшої деструкції об'єктів, що містять патогензв'язані молекулярні шаблони або приєднані опсоніни (мал.

Рецептори макрофагів

див. Рецептори вродженого імунітету # Рецептори фагоцитів

Для виявлення таких об'єктів макрофаги містять на своїй поверхні рецептори шаблонного розпізнавання (зокрема, маннозв'язуючий рецептор і рецептор до бактеріальних ліпополісахаридів), а також рецептори до опсонінів (наприклад, до C3b і Fc-фрагментів антитіл).

Макрофаги на своїй поверхні експресують рецептори, що забезпечують процеси адгезії (наприклад, CDllc і CDllb), сприйняття регуляторних впливів та участь у міжклітинній взаємодії.

Так, є рецептори до різних цитокінів, гормонів, біологічно активних речовин.

Бактеріоліз

див. Бактеріоліз

Презентація антигену

див. Презентація антигену

Поки відбувається руйнування захопленого об'єкта, на мембрані макрофага суттєво зростає кількість рецепторів шаблонного розпізнавання та рецепторів до опсонінів, що дозволяє продовжувати здійснення фагоцитозу, а також підвищується експресія молекул головного комплексу гістосумісності II класу, що залучаються до процесів презентації (рекомендації). антигену імунокомпетентним клітинам.

Паралельно макрофаг виробляє синтез доімунних цитокінів (в першу чергу ІЛ-1β, ІЛ-6 та фактора некрозу пухлини α), що залучають до роботи інші фагоцити та активують імунокомпетентні клітини, готуючи їх до подальшого розпізнавання антигену. Залишки патогену видаляються з макрофагу шляхом екзоцитозу, а імуногенні пептиди в комплексі з НLA II надходять на поверхню клітини для активації Т-хелперів, тобто.

підтримки імунної відповіді.

Макрофаги та запалення

Добре відома важлива роль макрофагів в асептичному запаленні, яке розвивається в осередках неінфекційного некрозу (зокрема, ішемічного).

Макрофаги у крові

Завдяки експресії рецепторів до сміття (scavenger receptor) ці клітини ефективно фагоцитують і знешкоджують елементи тканинного детриту.

Також саме макрофаги захоплюють і переробляють сторонні частки (наприклад, пил, частинки металу), з різних причин потрапили в організм.

Складність фагоцитозу таких об'єктів полягає в тому, що вони абсолютно позбавлені молекулярних шаблонів і не фіксують опсоніни. Щоб вийти з цієї складної ситуації, макрофаг починає синтезувати компоненти міжклітинного матриксу (фібронектин, протеоглікани та ін), якими обволікає частинку, тобто. штучно створює такі її поверхневі структури, які легко розпізнаються. Матеріал із сайту http://wiki-med.com

Встановлено, що за рахунок діяльності макрофагів відбувається перебудова метаболізму при запаленні.

Так, ФНП-α активує ліпопротеїнліпазу, що мобілізує ліпіди з депо, що при тривалому перебігу запалення призводить до схуднення. За рахунок синтезу доімунних ци-токін макрофаги здатні пригнічувати синтез цілого ряду продуктів в печінці (так, ФНП-α пригнічує синтез гепатоцитами альбумінів) і підвищувати утворення острофазових білків (в першу чергу за рахунок ІЛ-6), що відносяться переважно до глобулінової фракції.

Подібна перепрофілізація гепатоцитів поряд із збільшенням синтезу антитіл (імуноглобулінів) призводить до зниження альбуміноглобулінового коефіцієнта, що використовується як лабораторний маркер запального процесу.

Крім класично активованих макрофагів, про які йшлося вище, виділяють субпопуляцію альтернативно активованих макрофагів, які забезпечують процес загоєння ран і репарацію після запальної реакції.

Ці клітини продукують велику кількість ростових факторів - тромбоцитарного, інсулінового, факторів росту, трансформуючого фактора росту β і фактора зростання ендотелію судин. Альтернативно активовані макрофаги формуються під дією цитокінів ІЛ-13 та ІЛ-4, тобто. в умовах реалізації переважно гуморальної імунної відповіді.

Матеріал із сайту http://Wiki-Med.com

На цій сторінці матеріал за темами:

• як макрофаг може придушити антиген

• аналіз на макрофаги

• функцію макрофагу виконує

• за що відповідають мпкрофаги у крові

• макрофаги підвищено причина

Рецептори макрофагів

На поверхні макрофагів міститься великий набір рецепторів, що забезпечують участь клітин у широкому колі фізіологічних реакцій, у тому числі у вродженій та адаптивній імунній відповіді.

Насамперед, на мембрані МФ експресовані патерн-розпізнавальні рецептори вродженого імунітету, які забезпечують розпізнавання ПАМС більшості патогенів і ОАМС — молекулярних структур, асоційованих з небезпечними життя клітин впливами і ситуаціями, насамперед стресових білків.

Ведучими ПРР МН/МФ єТол-подібні та NOD-рецептори.

На поверхні цих клітин містяться всі відомі клітини TLR, що експресуються на плазматичних мембранах: TLR1, TLR2, TLR4, TLR5, TLR6 і TLR10. У цитоплазмі містяться внутрішньоклітинні TLR3, TLR7, TLR8, TLR9, а також NOD1 та NOD2-рецептори.

Зв'язування бактеріальних ЛПС за допомогою TLR4 рецепторів МФ опосередковане мембранним CD14 білком, який є маркером МФ.

CD14 взаємодіє з комплексом "бактеріальний ЛПС - ЛПС-зв'язуючий білок", що полегшує взаємодію ЛПС з TLR4.

На поверхні моноцитів міститься амінопептидаза N (CD13), яка також відноситься до ПРР моноцитів, але відсутня у МФ. Молекула CD13 має здатність зв'язувати білки оболонки деяких вірусів.

На МН/МФ експресовано велику кількість фагоцитарних рецепторів

Це лектинові рецептори (в першу чергу манозний рецептор , дектин-1 та DC-SIGN), а також скавенджер-рецептори , за допомогою яких здійснюється пряме розпізнавання патогенів та інших об'єктів фагоцитозу.

(Див. ч.II гл.2 «Рецептори вродженого імунітету і молекулярні структури, що ними розпізнаються»). Лігандами для скавенджер-рецепторів є компоненти низки бактерій, у тому числі стафілококів, нейссерій, листерій, а також видозмінені структури власних клітин, модифіковані ліпопротеїни низької щільності та фрагменти апоптозних клітин.

Маннозний рецептор опосередковує захоплення МН/МФ багатьох видів бактерій, у тому числі Mycobacteria, Leismania, Legionella, Pseudomonas aeruginosa та ін.

Структура цього рецептора визначає його здатність до високоафінного зв'язування пептидоглікану клітинної стінки бактерій. Цікаво, що цитокіни, що активують МФ (IFN-γ, TNF-α), викликають пригнічення синтезу цього рецептора та зниження його експресії. Навпаки, протизапальні кортикостероїди підвищують синтез манозного рецептора та його експресію на МФ.

Стимулятор експресії цього рецептора є вітамін Д.

На мембрані макрофагів виявлено також спеціальні рецептори для зв'язування кінцевих продуктів глікозилювання (AGEs), які прогресивно накопичуються в тканинах у міру старіння організму та прискорено накопичуються при діабеті. Ці продукти глікозилювання спричиняють пошкодження тканин за рахунок перехресного зв'язування білків.

Макрофаги, що мають спеціальні рецептори для AGEs, захоплюють та деградують модифіковані цими продуктами білки, запобігаючи тим самим розвитку деструкції тканин.

На МН/МФ експресовані також практично всі рецептори фагоцитарні, за допомогою яких здійснюється опосередковане розпізнавання опсонізованих антитілами та комплементом патогенів та інших чужорідних частинок та клітин.

До них насамперед відносяться Fc-рецептори і рецептори для фрагментів активованого комплементу (CR1, CR3 і CR4 , а також рецептори для фрагмента C1q та анафілатоксинів С3а та С5а) .

Р-рецептори забезпечують розпізнавання та стимулюють фагоцитоз об'єктів, опсонізованих антитілами.

Для зв'язування IgG існує три різних рецептори: FcγRI, FcγRII та FcγRIII (відповідно CD64, CD32 та CD16).

FcγRI — єдиний із цих рецепторів, який характеризується високою афінністю для мономерного IgG та експресований майже виключно на макрофагах.

На відміну від нього, низькоафінний рецептор FcγRII експресований на моноцитах та макрофагах. FcγRIII також експресований на моноцитах і макрофагах, він відрізняється низькою афінністю IgG і пов'язує, переважно, імунні комплекси або агрегований IgG. Всі три типи рецепторів опосередковують фагоцитоз бактерій та інших клітин, опсонізованих IgG, беруть участь у антитілозалежній клітинній цитотоксичності природних кілерів (АЗКЦТ) та фагоцитів щодо клітин-мішеней, що несуть на мембрані комплекси антиген-антитіло.

Активація макрофагів через Fc-рецептори веде до лізису клітин-мішеней за рахунок виділення ряду медіаторів (насамперед TNF-α), які спричиняють загибель цих клітин. Деякі цитокіни (IFN-γ та ГМ-КСФ) здатні підвищувати ефективність АЗКЦТ за участю моноцитів та макрофагів.

Важливою групою рецепторів є рецептори для хемокінів та інших хемоаттрактантів.

Крім рецепторів для С3а, С5а, С5b67, що викликають хемотаксис МН/МФ в осередок запалення або інфекції, на поверхні цих клітин містяться рецептори запальних хемокінів (CXCR1, CCR1, CCR2, CCR3, CCR4, CCR5, CCR8 та ін.).

Запальні хемокіни, що продукуються епітеліальними клітинами та ендотеліальними клітинами судин, а також резидентними МФ, що знаходяться в осередку реакції, активовані контактом з патогенами або пошкодженням тканини, стимулюють хемотаксис нових клітин, що беруть участь у захисті.

Першими у вогнище запалення надходять нейтрофіли, пізніше починається моноцитарно-макрофагальна інфільтрація, що викликається контактом хемокінових рецепторів цих клітин з відповідними лігандами.

На мембранах МН/МФ експресується велика кількість глікопротеїнових рецепторів для цитокінів

Зв'язування цитокінів з відповідними рецепторами служить першою ланкою ланцюга передачі активаційного сигналу до ядра клітини. Найбільш специфічний для МН/МФ рецептор для ГМ-КСФ (CD115) . Наявність цього рецептора дозволяє диференціювати МН та його попередники від клітин гранулацитарного ряду, у яких цей рецептор відсутня.

Особливо важливими для МН/МФ є рецептори для IFN-γ (IFNγRI та IFNγRII) , так як через них відбувається активація багатьох функцій цих клітин .

Є також рецептори для прозапальних цитокінів (ІЛ-1, ІЛ-6, TNF-α, ІЛ-12, ІЛ-18, ГМ-КСФ), що активують, у тому числі аутокринно, МН/МФ, що беруть участь у запальній відповіді.

Дата завантаження: 2015-05-19 | Перегляди: 1537 | Порушення авторських прав

1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 |

Тканинні макрофаги

Декілька популяцій тканинних макрофагів, нащадків мононуклеарних фагоцитів, також були охарактеризовані за поверхневими маркерами та біологічними функціями. У гранульомах зазвичай виявляються епітеліоїдні клітини, які, мабуть, утворюються з моноцитів крові, активованих під час імунної відповіді на чужорідний антиген, наприклад, при шкірній реакції гіперчутливості уповільненого типу.

Епітеліоїдні клітини мають багато морфологічних ознак макрофагів і несуть рецептори Fc і СЗ. Загалом вони мають меншу фагоцитуючу активність, ніж макрофаги. Інший тип клітин, багатоядерні гігантські клітини, утворюються, мабуть, за рахунок злиття макрофагів, а не за рахунок розподілу ядер без цитоплазматичного поділу.

Були ідентифіковані два типи таких клітин: клітини Ланганса з відносно невеликим числом ядер на периферії цитоплазми, клітини типу стороннього тіла, у яких безліч ядер розподілено по всій цитоплазмі.

Доля моноцитів, що проникають у ділянки запалення, може бути різною: вони можуть перетворитися на осілі макрофаги, трансформуватися в епітеліоїдні клітини або злитися з іншими макрофагами та стати багатоядерними гігантськими клітинами.

Коли запалення спадає, макрофаги зникають - яким чином поки неясно. Їх число може зменшуватися в результаті або загибелі або їх міграції з ділянки запалення.

Купферівські клітини є осілими макрофагами печінки. Вони межують із кровотоком, що дозволяє їм постійно контактувати з чужорідними антигенами та іншими імуностимулюючими агентами. Анатомічне розташування між венами, що несуть кров від шлунково-кишкового тракту, та власним кровотоком печінки призводить до того, що купферівські клітини одними з перших у ряді мононуклеарних фагоцитів взаємодіють з імуногенами, що поглинаються з кишечника.

Макрофаги у крові

Як і інші тканинні макрофаги, купферівські клітини є нащадками моноцитів, що довгоживуть, які оселилися в печінці і диференціювалися в макрофаги.

Вони живуть у печінці в середньому близько 21 дня. Найважливіша функція купферівських клітин полягає в поглинанні та деградації розчинених та нерозчинних матеріалів у портальній крові.

Купферовские клітини грають найважливішу роль очищенні кровотоку від безлічі потенційно шкідливих біологічних матеріалів, включаючи бактеріальні ендотоксини, мікроорганізми, активовані чинники згортання і розчинні імунні комплекси. Відповідно до своєї функції купферівські клітини містять надзвичайно велику кількість лізосом, що містять кислі гідролази і здатних до активного внутрішньоклітинного перетравлення.

Раніше вважалося, що здатність купферівських клітин здійснювати будь-які функції, крім фагоцитарних, відносно мала.

Тому можна було думати, що, поглинаючи і перетравлюючи великі потенційно імуногенні сполуки, дозволяючи залишатися в кровотоку лише невеликим фрагментам, що важко поглинаються, купферівські клітини беруть участь у створенні стану толерантності. Однак нещодавні дослідження високоочищених купферівських клітин in vitro показали, що вони здатні функціонувати як антиген-презентуючі клітини у багатьох відомих тестах на здатність активувати Т-клітини. Очевидно, анатомічні та фізіологічні особливості нормального печінкового мікрооточення накладають обмеження на активність купферівських клітин, не дозволяючи їм брати участь в індукції імунної відповіді in vivo.

Альвеолярні макрофаги вистилають альвеоли і є першими імунологічно компетентними клітинами, що поглинають патогени, що вдихаються. Важливо було з'ясувати, чи здатні до функціонування як допоміжні клітини макрофаги з такого органу, як легені, що мають велику епітеліальну поверхню, що постійно контактує із зовнішніми антигенами. Макафаги, що знаходяться на поверхні альвеол, ідеально розташовані для того, щоб взаємодіяти з антигеном і потім представляти його Т-лімфоцитам.

Альвеолярні макрофаги морської свинки виявилися дуже активними допоміжними клітинами у тестах на проліферацію Т-клітин, індуковану як антигеном, і мітогеном.

Потім було показано, що антиген, введений тварині в трахею, може індукувати первинну імунну відповідь і викликати вибіркове збагачення специфічних до нього Т-клітин у легенях.

Автори

Сарбаєва Н.М., Пономарьова Ю.В., Мілякова М.М.

Відповідно до «М1/М2» парадигмою виділяють два підтипи активованих макрофагів – класично активовані (М1) та альтернативно активовані (М2), які експресують різні рецептори, цитокіни, хемокіни, фактори росту та ефекторні молекули. Однак дані останніх років вказують на те, що у відповідь на зміну сигналів мікрооточення макрофаги можуть виявляти унікальні властивості, що не дозволяють віднести їх до жодного з цих підтипів.

Макрофаги відіграють головну роль реакції організму на імплантований матеріал – катетери, стенти, ендопротези, дентальні імплантати. Макрофаги фагоцитують частинки зношування поверхні суглобових протезів, ініціюють запалення в зоні протезування та остеоліз, керують процесами утворення фіброзної капсули навколо сторонніх тіл. Наведено короткий огляд факторів, що викликають міграцію, адгезію та активацію макрофагів, аналіз їх функціональних характеристик на різних поверхнях, включаючи біодеградуючі та не деградуючі матеріали in vivo та in vitro.

Вступ

Сучасну медицину в даний час неможливо уявити без застосування виробів, що імплантуються, встановлюються в організм на різні терміни з метою відновлення анатомії та функції втрачених або уражених патологічним процесом органів і тканин. Біосумісність синтетичних матеріалів або тканинно-інженерних конструкцій є основною проблемою, що впливає на результати таких імплантацій. Реакція на протезуючий матеріал розвивається в наступній послідовності: альтерація тканин, інфільтрація клітинами гострого, потім хронічного запалення з формуванням грануляційної тканини та фіброзної капсули. Ступінь виразності цих реакцій визначає біосумісність виробу, що імплантується. Макрофаги грають головну роль реакції організму на встановлюваний матеріал – катетери, стенти, ендопротези, дентальні імплантати та інших.

Морфологія макрофагів

Макрофаги - це гетерогенна клітинна популяція. Макрофаг має неправильну, зірчасту, багатовідростчасту форму, складки та мікроворсинки на поверхні клітин, велику кількість ендоцитозних мікровезикул, первинних та вторинних лізосом. Округле або еліпсоподібне ядро ​​розташоване центрально, гетерохроматин локалізовано під ядерною оболонкою. Структурні особливості клітини багато в чому залежать від її органної та тканинної приналежності, а також від функціонального статусу. Так, для клітин Купфера характерний глікоколікс, альвеолярні макрофаги містять ламеллярні (сурфактантні) тільця, добре розвинений комплекс Гольджі, шорсткий ендоплазматичний ретикулум і безліч мітохондрій, у той час як у клітинах мікроглії мітохондрії нечисленні. У цитоплазмі перитонеальних та альвеолярних макрофагів присутня велика кількість ліпідних тілець, що містять субстрати та ферменти генерації простагландинів. Адгезуються і рухомі макрофаги формують короткоживучі, що містять актин структури - підосоми - у вигляді щільної центральної частини з мікрофіламентами, що радіально відходять від них. Подосоми можуть зливатися, формуючи структури вищого порядку – розетки, які ефективно руйнують білки позаклітинного матриксу, що підлягає.

Функції макрофагів

Макрофаги фагоцитують чужорідний матеріал і клітинно-тканинний детріт, стимулюють і регулюють імунну відповідь, індукують запальну реакцію, беруть участь у репаративних процесах та обміні компонентів позаклітинного матриксу. Різноманітність функцій пояснює експресію цими клітинами великого числа рецепторів, пов'язаних з плазматичною мембраною, внутрішньоклітинних і секретованих. Рецептори вродженого імунітету РRR (pattern-recognition receptors, образ-розпізнавальні рецептори) активуються широким спектром лігандів (виняток – CD163), забезпечуючи впізнавання високо консервативних структур більшості мікроорганізмів, так званих PAMP (pathogen-associated molecular patterns, патоген з ними ендогенних молекулярних структур DAMP (damage-associated molecular patterns), що утворюються внаслідок пошкодження та загибелі клітин, модифікації та денатурації білкових структур позаклітинного матриксу. Більшість з них опосередковує ендоцитоз та елімінацію потенційно небезпечних ендогенних та екзогенних агентів, проте водночас багато з них виконують сигнальні функції, регулюючи синтез прозапальних медіаторів, сприяючи адгезії та міграції макрофагів (табл.).

На плазматичній мембрані моноцитів/макрофагів експресуються також спеціалізовані рецептори, що зв'язують один або кілька близьких за будовою лігандів: Fc-фрагмент імуноглобуліну G, фактори росту, кортикостероїди, хемокіни та цитокіни, анафілотоксини та костимулюючі молекули. Функції багатьох з цих рецепторів опосередковані не тільки зв'язуванням лігандів, але і взаємодією з іншими рецепторами (C5aR-TLR, MARCO-TLR, FcγR-TLR), що забезпечує тонку регуляцію синтезу протизапальних медіаторів. Особливістю макрофагальної рецепторної системи є наявність рецепторів-пасток прозапальних цитокінів та хемокінів (Il-1R2 на М2а макрофагах; CCR2 та CCR5 на М2с макрофагах), активація яких блокує внутрішньоклітинну передачу відповідного прозапального сигналу. Експресія клітинних рецепторів видо-, органо- та тканеспецифічна і залежить від функціонального статусу макрофагів. Детально вивчені клітинні рецептори макрофагу наведено у таблиці.

Міграція моноцитів/макрофагів

Тканинні макрофаги походять переважно з моноцитів крові, які мігрують у тканини та диференціюються у різні популяції. Міграція макрофагів спрямовується хемокінами: ССL2 CCL3, CCL4, CCL5, CCL7, CCL8, CCL13, ССL15, ССL19, CXCL10, CXCL12; факторами зростання VEGF, PDGF, TGF-b; фрагментами системи комплементу; гістамін; білками гранул поліморфноядерних лейкоцитів (ПМЯЛ); фосфоліпідами та їх похідними.

На початкових етапах запальної відповіді ПМЯЛ організують і модифікують мережу хемокінів шляхом секреції CCL3, CCL4 і CCL19 та викиду преформованих в гранули азуросидину, білка LL37, катепсину G, дефензинів (НNP 1-3) та протеїну самим виявляючи властивості хемоаттрактантів. Крім того, білки гранул ПМЯЛ індукують секрецію хемокінів та іншими клітинами: азуросидин стимулює продукцію CCL3 макрофагами, а протеїназу-3 та HNP-1 викликають синтез ССL2 ендотелією. Протеїнази ПМЯЛ здатні активувати багато хемокінів білкової природи та їх рецептори. Так, протеоліз ССL15 катепсином G багаторазово посилює його атрактивні властивості. Апоптозні нейтрофіли залучають моноцити через сигнали, імовірно, опосередковані лізофосфатидилхолін.

Будь-яке пошкодження тканин призводить до акумуляції макрофагів. У зоні травми судин кров'яний потік і тромбоцити виділяють TGF-β, PDGF, CXCL4, лейкотрієн B4 та IL-1, що мають виражені хемоаттрактивні властивості щодо моноцитів/макрофагів. Пошкоджені тканини є джерелом так званих алармінів, до яких відносяться компоненти зруйнованого позаклітинного матриксу, білки теплового шоку, амфотерин, АТФ, сечова кислота, IL-1a, IL-33, мітохондріальна ДНК клітинного детриту та ін. Вони стимулюють життєздатність, що залишилися, ендотелій кровоносних судин до синтезу хемокінів, деякі з них є прямими факторами хемотаксису. Інфікування тканин призводить до появи так званих патогенасоційованих молекул: ліпополісахаридів, вуглеводів клітинної стінки та нуклеїнових кислот бактерій. Зв'язування їх мембранними та внутрішньоклітинними рецепторами макрофагів запускає процес експресії генів хемокінів, що забезпечують додаткове рекрутування фагоцитів.

Активація макрофагів

Макрофаги активуються під впливом безлічі сигнальних молекул, викликають їх диференціювання у різні функціональні типи (рис. 1). Класично активовані макрофаги (М1 фенотип) стимулюються IFNg, а також IFNg спільно з LPS та TNF. Їхні основні функції – знищення патогенних мікроорганізмів та індукція запальної реакції. Поляризація у М1 напрямку супроводжується секрецією прозапальних медіаторів. Вони експресують рецептори до IL-1 – IL-1R1, TLR та костимулюючі молекули, активація яких забезпечує ампліфікацію запальної відповіді. Поряд із прозапальними цитокінами макрофаги секретують і антизапальний цитокін – IL-10, при характерному високому співвідношенні IL-12/IL-10. Бактерицидні властивості М1 макрофагів визначаються продукцією вільних радикалів азоту та кисню, що генеруються iNOS та НАДФН-оксидазним комплексом. Як ефекторні клітини в реакції організму на бактеріальну інфекцію, вони, в той же час, пригнічують адаптивну імунну відповідь за рахунок гальмування проліферації стимульованих Т-клітин. Секретований М1 макрофагами IL-12 відіграє ключову роль Тх1 поляризації, а IL-1b і IL-23 направляють імунну відповідь по Тх17 шляху. . Дослідження останніх років показали, що М1 макрофаги крім прозапальних виявляють репаративні властивості: секретують VEGF, що стимулює ангіогенез та утворення грануляційної тканини.

Альтернативна активація макрофагів (М2 фенотип) спостерігається при стимуляції їх інтерлейкінами, глюкокортикоїдами, імунними комплексами, агоністами TLR та ін. М2 макрофаги здатні до активної проліферації in situ. Вони виявляють більшу порівняно з М1 макрофагами здатність до фагоцитозу та експресують більшу кількість пов'язаних з ним рецепторів: СD36 – рецептор скавенджерів апоптозних клітин; CD206 – манозний рецептор; CD301 – рецептор залишків галактози та N-ацетилглюкозаміну; СD163 – рецептор до гемоглобін-гаптоглобінового комплексу. Для макрофагів цього характерно низьке відношення IL-12/IL-10 .

Альтернативно активовані макрофаги поділяють на підтипи: М2а, М2b та М2с. Прикладом М2а фенотипу макрофагів є клітини, що накопичуються навколо личинок гельмінтів і найпростіших, алергени яких індукують імунну Тх2 відповідь, що супроводжується продукцією IL-4 та IL-13. Вони не секретують значну кількість прозапальних цитокінів, синтезують особливий спектр хемокінів та мембранних рецепторів. Вважається, що для них характерний синтез IL-10, однак макрофаги in vitro не завжди продукують цей цитокін і можуть проявляти високу транскрипційну активність генів IL-12 і IL-6. Важливою характеристикою цієї популяції є синтез антагоніста рецептора IL-1 (IL-1ra), який, зв'язуючись з IL-1, блокує його прозапальну дію.

М2а макрофаги пригнічують запальну реакцію, блокуючи формування М1 популяції через цитокіни рекрутованих ними Тх2-лімфоцитів, або за рахунок хемокіну ССL17, що виробляється, який спільно з IL-10 інгібує диференціювання макрофагів в М1 напрямку . Клітини М2а фенотипу вважають типовими репаративними макрофагами. Синтезований ними хемокін CCL2 є хемоаттрактантом попередників міофібробластів - фіброцитів, вони секретують фактори, що забезпечують ремоделювання сполучної тканини.

Поляризація у напрямку М2b здійснюється стимуляцією рецептора до Fcg разом з агоністами ТLR та лігандами до рецептора IL-1. Функціонально вони близькі до макрофагів М1, продукують прозапальні медіатори і монооксид азоту (NO), але разом з тим для них характерний високий рівень синтезу IL-10 і знижена продукція IL-12 . М2b макрофаги посилюють продукцію антитіл. Синтезований ними хемокін ССL1 сприяє поляризації лімфоцитів у Тх2 напрямку. М2с макрофаги мають супресивні властивості – гальмують активацію та проліферацію СD4+-лімфоцитів, спричинену антигенною стимуляцією та сприяють елімінації активованих Т-клітин. In vitro М2с підтип отримують стимуляцією мононуклеарних фагоцитів глюкокортикоїдами, IL-10, TGF-β, простагландином Е2 та ін. Вони не мають бактерицидної активності, продукують незначну кількість цитокінів, секретують фактори росту та деякі хемокіни. М2с макрофаги експресують рецептори фагоцитозу та багатьох прозапальних хемокінів, які, ймовірно, служать не для збудження відповідних сигналів, а є пастками прозапальних медіаторів, блокуючи їх функції.

Характер активації макрофагів не є жорстко детермінованим та стабільним. Показано можливість трансформації М1 фенотипу в М2 при зміні спектру стимулюючих цитокінів та внаслідок ефероцитозу. Після поглинання апоптозних клітин макрофаги різко знижують синтез та секрецію медіаторів запалення ССL2, ССL3, CXCL1, CXCL 2, TNF-a, MG-CSF, IL-1b, IL-8 і багаторазово посилюють продукцію TGF-b. Зворотна трансформація М2 фенотипу в М1 передбачається у разі розвитку ожиріння.

Багато авторів ставлять під сумнів існування в організмі двох чітко помітних популяцій макрофагів М1 та М2. Поєднання ознак класичної та альтернативної активації характерне для макрофагів шкірних ран людини. Так, поряд з типовими для M1 макрофагів цитокінами TNF-a та IL-12, вони демонструють синтез маркерів М2 макрофагів: IL-10, CD206, CD163, CD36 і рецепторів до IL-4. Відмінний від М1/М2 тип макрофагів з вираженою фібринолітичною активністю виявлено в печінці мишей на моделі оборотного фіброзу і тканини печінки людини при цирозі. В них експресуються гени аргінази 1, маннозних рецепторів та IGF, вони секретують ММП-9, ММП-12, виявляють виражену здатність до проліферації та фагоцитозу, але не синтезують IL-10, IL-1ra, TGF-b. Особлива популяція макрофагів формується у селезінці миші при інфікуванні мікобактеріями. Вони гальмують проліферацію Т-лімфоцитів та секрецію ними як Тх1, так і Тх2 цитокінів, стимулюючи поляризацію Тх17. напрямі. Супресивні макрофаги мають унікальний фенотип - експресують гени активні в М1 макрофагах - IL-12, IL-1b, IL-6, TNF-a, iNOS і одночасно гени CD163, IL-10, маннозних рецепторів та інших маркерів М2 макрофагів.

Ці дослідження наочно показують, що популяції макрофагів, що формуються в природних умовах, значно відрізняються від одержуваних in vitro М1 і М2 популяцій. Сприймаючи безліч активуючих сигналів, макрофаг відповідає «на запит», секретуючи медіатори адекватно зміні навколишнього середовища, тому у кожному конкретному випадку формується свій фенотип, іноді, можливо, навіть унікальний.

Реакція макрофагів на чужорідний матеріал

Контакт макрофагів з чужорідним матеріалом, як вигляді дрібних частинок, і у вигляді великих поверхонь, призводить до активації. Однією з серйозних проблем травматології та ортопедії, пов'язаної з реакцією на стороннє тіло, є розвиток нестабільності суглоба після ендопротезування, яка виявляється, за деякими даними, у 25-60% хворих у перші роки після виконаної операції і не має тенденції до зниження.

Поверхня ортопедичних протезів зношується з утворенням частинок, що інфільтрують м'які тканини. Хімічні властивості матеріалу визначають можливість опсонізації частинок білками плазми крові та тип поверхневих рецепторів, які ініціюють фагоцитоз. Так, поліетилен, що активує комплемент, піддається опсонізації і «пізнається» рецептором до комплементу СR3, тоді як частинки титану поглинаються клітиною через опсонін-незалежний рецептор MARCO. Фагоцитоз макрофагами частинок металу, синтетичних полімерів, кераміки, гідроксиапатиту запускає процес синтезу прозапальних медіаторів та індуктора остеокластогенезу RANKL. Секретований макрофагами ССL3 викликає міграцію остеокластів, а IL-1b, TNF-a, ССL5 та PGE2 стимулюють їх диференціювання та активацію. Остеокласти резорбують кістку в зоні протезування, але новоутворення кісткової тканини пригнічене, оскільки корпускулярний матеріал інгібує синтез колагену, гальмує проліферацію та диференціювання остеобластів та індукує їх апоптоз. Викликаний частинками зносу запальна відповідь вважається основною причиною остеолізу.

Контакт тканин з матеріалом, який може бути фагоцитований, ініціює каскад подій, відомий під назвою реакції організму на стороннє тіло, чи тканинної реакції. Вона полягає в адсорбції білків плазми, розвитку запальної відповіді, спочатку гострої, згодом хронічної, проліферації міофібробластів та фібробластів та формуванні фіброзної капсули, що відмежовує стороннє тіло від навколишніх тканин. Основними клітинами персистуючого запалення на межі матеріал/тканина є макрофаги, його вираженість визначає ступінь фіброзу в зоні контакту. Інтерес до дослідження тканинної реакції пов'язаний насамперед із широким застосуванням синтетичних матеріалів у різних галузях медицини.

Адсорбція білків плазми крові є першою стадією взаємодії матеріалів, що імплантуються, з тканинами організму. Хімічний склад, вільна енергія, полярність поверхневих функціональних груп, ступінь гідрофільності поверхні визначають кількість, склад і конформаційні зміни в білках, що зв'язуються, є матриксом для подальшої адгезії клітин, у тому числі макрофагів. Найбільш значущими у цьому плані є фібриноген, IgG, білки системи комплементу, вітронектин, фібронектин та альбумін.

Шар фібриногену швидко утворюється практично на всіх чужорідних матеріалах. На гідрофобних поверхнях фібриноген утворює моношар із міцно зв'язаного частково денатурованого білка, епітопи якого відкриті для взаємодії з клітинними рецепторами. На гідрофільних матеріалах фібриноген частіше осаджується у вигляді пухкого мультишарового покриття, причому зовнішні шари слабко або практично не піддаються денатурації, залишаючи сайти зв'язування недоступними клітинних рецепторів макрофагів і тромбоцитів.

Багато синтетичних полімерів мають здатність до сорбції компонентів системи комплементу та її активації з формуванням С3-конвертазного комплексу. Генеровані ним фрагменти С3а, С5а є хемоаттрактантами та активаторами фагоцитів, iC3b виконує роль ліганду рецептора клітинної адгезії. Запуск каскаду активації можливий як за класичним (опосередкованим адсорбованими молекулами JgG), так і альтернативними шляхами . Останній ініціюється зв'язуванням компонента С3 поверхнями, що несуть функціональні групи, наприклад - ОН-, викликають його гідроліз. Альтернативний шлях може включатися також після класичного шляху або разом з ним за рахунок роботи С3-конвертази класичного шляху, що генерує фіксуються на поверхнях фрагменти С3b - пускового фактора петлі ампліфікаційної. Однак сорбція і навіть почалося гідроліз С3 не завжди призводять до виникнення ампліфікаційного сигналу. Наприклад, С3 сильно сорбується полівінілпіролідон, проте протеоліз його на цій поверхні слабо виражений. Слабо активують комплемент фторовані поверхні, силікон та полістирен. Для клітинних реакцій на чужорідних поверхнях значення має як активація системи комплементу, але опосередковане її фрагментами зв'язування інших білків.

Роль альбуміну полягає у його здатності пов'язувати білки системи комплементу. Він не сприяє адгезії макрофагів і, на відміну від фібриногену, не індукує синтез ними TNF-a. На імплантованих матеріалах зазвичай виявляють фібронектин та вітронектин – білки багаті на RGD-послідовності (ділянки з амінокислот ARG-GLY-ASP).

Відносно вітронектину невідомо, чи адсорбується він безпосередньо на поверхні матеріалу або входить до складу фіксованого на ньому інактивованого мебранноатакуючого комплексу комплементу. Значимість його у розвиток тканинної реакції у тому, що він забезпечує найбільш міцну і тривалу адгезію макрофагів. Взаємодія макрофагів із субстратом забезпечують клітинні рецептори до білків-інтегринів (avβ3, a5β1, CR3), багатих RGD послідовностями (табл.). Блокада адгезії макрофагів розчинними RGD-міметиками, або видалення з їх поверхні рецептора CR3 знижує інтенсивність тканинної реакції, зменшуючи товщину фіброзної капсули, що формується.

макрофаги, Що Прикріпилися, зливаються, утворюючи багатоядерні клітини (гігантські клітини сторонніх тіл - ГКІТ). Індукторами цього процесу є IFNg, IL-1, IL-2, IL-3, IL-4, IL-13 та GM-CSF, що стимулюють експресію манозних рецепторів, які відіграють важливу роль у злитті клітин. ГКІТ функціонують як макрофаги – мають здатність до фагоцитозу, генерації радикалів кисню та азоту, синтезу цитокінів та факторів росту. Характер синтетичної активності цих клітин залежить, мабуть, від їхнього «віку»: на ранніх етапах розвитку тканинної реакції експресуються IL-1a, TNF-a, а пізніше відбувається переключення на антизапальні та профіброгенні медіатори – IL-4, IL-10, IL-13, TGF-β.

Реакція макрофагів на чужорідні матеріали досліджується у різних умовах in vitro і in vivo. В експериментах in vitro береться до уваги інтенсивність їх адгезії на поверхні, що вивчається, і утворення ГКІТ, число «включаються» генів, кількість синтезованих і секретованих ферментів, цитокінів і хемокінів. У монокультурах мононуклеарних фагоцитів, адгезованих на різних поверхнях, відбувається не поляризація їх у М1 та М2 напрямках, а формування макрофагів змішаного типу, що секретують як про-, так і протизапальні медіатори зі зсувом у бік останніх при тривалому культивуванні. Відсутність «золотого стандарту» – стабільного контрольного матеріалу, що добре зарекомендував себе при імплантації в живий організм, з яким можна було б порівнювати матеріали, що тестуються, а також використання не стандартизованих клітинних ліній макрофагів, різні способи їх диференціювання ускладнюють порівняння результатів робіт різних авторів. Тим не менш, дослідження in vitro дають можливість судити про цитотоксичність матеріалів, визначити реакцію макрофагів на їхню хімічну модифікацію. Цінні відомості були отримані щодо активації макрофагів на поверхні різних колагенів – нативних і хімічно змінених. Нативні колагени індукують in vitro синтез макрофагами сигнальних молекул, як стимулюють запальну відповідь (TNF-a, IL-6, IL-8, IL-1β, IL-12, CCL2), так і пригнічують його (IL-1ra, IL-10 ), а також матриксних металопротеаз та їх інгібіторів. . Прозапальні властивості таких матеріалів залежать від способу децелюляризації та стерилізації вихідної сировини, що значною мірою змінюють її характеристики. Отримані за різними технологіями колагенові ендопротези з нативного колагену за здатністю викликати експресію прозапальних цитокінів варіюють від практично інертних до високоактивних. Прошивка колагену різними хімічними речовинами змінює характер реакції макрофагів. Обробка глутаральдегідом призводить до цитотоксичності, що проявляється у пошкодженні цитоплазматичної мембрани, порушенні адгезії, зниженні життєздатності макрофагів. При цьому продукція ними IL-6, TNF-a підвищена, а синтез IL-1ra пригнічений у порівнянні з макрофагами, адгезованими нативним і прошитим карбодіїмідом колагеном. Обробка карбодіімідом забезпечує оптимальні властивості колагену, який не має цитотоксичності, не викликає суттєвого підвищення секреції прозапальних цитокінів та металопротеаз і не пригнічує синтез IL-10 та IL-1ra порівняно з нативним.

З метою зниження тканинної реакції в колагенові матеріали вводять компоненти міжклітинного матриксу, нативні або модифіковані. J. Kajahn із співавт. (2012) створили in vitro імітацію прозапального мікрооточення ендопротезів, що сприяло диференціюванню моноцитів у М1 напрямку. У цих умовах додатково сульфатированная гіалуронова кислота, введена в колагеновий субстрат, знизила секрецію макрофагами прозапальних цитокінів і підвищила продукцію IL-10. На думку авторів це свідчить про М2 поляризації макрофагів, що сприяють регенерації та відновленню функціональних властивостей навколишніх тканин. Реакція макрофагів на повільно деградовані і стабільні матеріали in vitro в цілому однорідна і аналогічна реакції на біоматеріали, хоча деяка специфічність відповіді все ж таки помітна. Титан, поліуретан, поліметилметакрилат, політетрафторетилен є слабкими індукторами медіаторів запалення, хоча титан сприяє більш високій секреції TNF-a та IL-10, ніж поліуретан, а особливість поліпропілену полягає у стимулюванні продукції профіброгенного хемокіну ССL18. PEG, пропонований як субстрат для перенесення клітин, викликає різке, але швидко проходить посилення експресії IL-1β, TNF-a, IL-12, проте його кополімеризація з олігопептидом клітинної адгезії покращує біосумісність матеріалу, значною мірою знижуючи експресію прозапальних цит.

Реакція макрофагів на різні матеріали in vitro не повною мірою характеризує їхню поведінку в організмі. У монокультурах відсутні фактори взаємодії з іншими клітинними популяціями і не враховується фенотипний поліморфізм – у природних умовах до імплантату мігрують не тільки моноцитарні попередники, але й зрілі тканинні макрофаги, відповідь яких може істотно відрізнятися від крові, що рекрутуються. Дослідження секреторної активності макрофагів, що оточують інстальовані у тканині тварин та людини ендопротези, становить велику складність. Основним методом, що дозволяє характеризувати макрофаги на підставі парадигми М1-М2 in situ стали дані імуноцитохімії маркерних білків iNOS, CD206, CD163, CD80, CD86. Постулюється, що наявність цих маркерів у макрофагів in vivo визначає їх поляризацію в М1 та М2 напрямках із синтезом відповідних спектрів цито- та хемокінів, але, враховуючи можливість існування макрофагів змішаного типу, така характеристика не цілком коректна.

Проте експерименти in vivo дають можливість простежити долю імплантованого матеріалу та динаміку реакції макрофагів протягом тривалого періоду, що особливо важливо для довічно встановлених ендопротезів та пристроїв. Найбільш вивченими в даному аспекті є біоматеріали, що деградують, на основі колагену. Першими клітинами запалення, що мігрують до таких матеріалів, є ПМЯЛ, однак цей транзиторний ефект і популяція другої хвилі представлена ​​макрофагами . Їхня реакція залежить від фізико-хімічних властивостей колагену. Чим жорсткіша хімічна обробка, тим більше відрізняється колаген від нативного, тим більше «чужим» він стає для макрофага і тим більше виражена тканинна реакція. Встановлені між м'язовими шарами черевної стінки щури фрагменти імплантатів з прошитого колагену, що повільно деградує, сприяють формуванню ГКІТ і інкапсуляції матеріалу. Мігруючі макрофаги, судячи з експресії рецепторів ССR7 і CD206, можна віднести у ряді випадків до М1 фенотипу, але в багатьох випадках визначити їхню приналежність до відомих фенотипів неможливо.

З часом навколо імплантату з'являються М2 макрофаги, які розташовуються переважно у фіброзній капсулі. Ендопротези з непрошитого колагену свині, людини і бика та прошитий диізоціанатом колаген вівці, що швидко руйнуються в організмі щури, стимулюють новоутворення повноцінної сполучної та м'язової тканин. Вони не сприяють утворенню ГКІТ і не інкапсулюються. Частина мононуклеарних фагоцитів, що накопичуються на межі тканина/матеріал, не має маркерів М1/М2 фенотипу, частина містить обидва маркери, а частина є М2 макрофагами. Субпопуляція М1 макрофагів на таких імплантатах відсутня. Гістоморфометричний аналіз показав позитивну кореляцію між кількістю макрофагів, що несуть маркери М2 фенотипу на ранніх етапах тканинної реакції, що розвивається, і показниками успішного ремоделювання тканин в зоні імплантації .

Тканинна реакція на матеріали, що не деградуються, існує протягом усього часу присутності їх в організмі. Її інтенсивність модулюється фізико-хімічними властивостями матеріалів: у ряді поліестер, політетрафторетилен, поліпропілен – перший полімер викликає максимально виражене запалення та злиття макрофагів, останній – мінімальне, а вираженість фіброзу для всіх перерахованих матеріалів позитивно корелює з кількістю ГКІТ на поверхні синтетичних полімерів. Незважаючи на велику кількість робіт, в яких досліджено запальну реакцію на різні матеріали, характеристики макрофагів, що акумулюються на них, вивчені недостатньо. M.T. Wolf та співавт. (2014) показали, що на нитках та між вузлами поліпропіленової сітки, імплантованої в черевну стінку щура, накопичуються переважно макрофаги з маркерами М1 фенотипу (CD86+CD206-).

Нанесений на поліпропілен гель з міжклітинного матриксу сполучної тканини знижує число М1 макрофагів та ГКІТ і одночасно гальмує зростання мікросудин. Це добре узгоджується з результатами робіт, що демонструють експресію ангіогенних факторів М1 макрофагами ран і придушення васкулогенезу при їх блокаді. Про синтетичну активність макрофагів, спектр їх біологічно активних молекул, що забезпечують тканинну реакцію, відомо мало. У миші на периферії зони імплантації нейлонової сітки накопичуються макрофаги, що секретують IL-6 і ССL2, IL-13 і TGF-β і в той же час у популяції клітин, у тому числі й у ГКІТ, адгезованих на волокнах ендопротезу, експресуються IL-4 , IL-10, IL-13 та TGF-β . IL-4 та IL-13 – потужні профіброгенні медіатори, вони не тільки поляризують макрофаги в М2а напрямку, сприяючи продукції факторів росту, але й через індукцію експресії фібробластами TGF-β стимулюють синтез ними колагену. Профіброгенний ефект мають також IL-10 і CCL2, що забезпечують хемотаксис попередників міофібробластів - фіброцитів. Можна припустити, що саме макрофаги створюють середовище, що сприяє розвитку фіброзу навколо матеріалів, що не деградують.

Утворення фіброзної тканини може як негативний, і позитивний вплив на результати лікування пацієнтів. У герніологічній практиці фіброзна трансформація тканин, пов'язана з імплантацією поліпропіленового ендопротезу, є однією з основних проблем (рис. 2, власні дані), яка на тлі нераціональної оперативної тактики у 15–20% випадків призводить до розвитку рецидивів гриж різних локалізацій.

В останні роки особливо інтенсивно розвиваються технології дентальної імплантації, що ґрунтуються на інтеграції встановлених конструкцій за рахунок розвитку сполучної тканини (рис. 3, власні дані). Незважаючи на те, що фіброінтеграція імплантатів рядом фахівців визнається як допустимий варіант, пошук нових матеріалів, що сприяють процесам остеоінтеграції, продовжується.

У цьому суттєвого значення набувають вивчення клітинних популяцій у зоні протезування, розробка методів і підходів до блокування надмірної запальної реакції з результатом фіброз і стимуляція репаративної регенерації у місці імплантації різних матеріалів.

Висновок

Макрофаги – поліморфна популяція клітин, фенотип яких визначається сигналами мікрооточення. Вони відіграють вирішальну роль реакції організму на чужорідний матеріал, що використовується для ендопротезування, катетеризації, стентування та інших видів лікування. Характер реакції та ступінь її вираженості залежать як від розміру матеріалу, що імплантується, так і від його фізикохімічних властивостей і можуть мати як позитивне, так і негативне значення для організму пацієнта. Для матеріалів, що деградуються, на основі колагену показана залежність типу активації макрофагів і швидкості регенерації сполучної тканини від способу обробки колагенової сировини. Це відкриває широкі можливості для фахівців, які розробляють нові методи децелюляризації тканин, хімічної модифікації та стерилізації колагенових матеріалів для отримання імплантатів для регенеративної медицини.

Проблеми, пов'язані з активацією макрофагів матеріалами, що не деградують, мабуть, повинні вирішуватися інакше. Макрофаги, що фагоцитують мікрочастинки зносу поверхні суглобових ендопротезів, і макрофаги, що мігрують до великих поверхонь синтетичних імплантів, ініціюють тривало персистуюче запалення, остеоліз у першому випадку і фіброз у другому. Нівелювання цього ефекту, швидше за все, буде досягнуто шляхом блокади спрямованої міграції, адгезії та активації моноцитів/макрофагів, що вимагатиме глибших знань про ці процеси, ніж ті, які ми маємо в даний час.

Доброго дня, дорогі читачі!
Минулого разу я розповіла вам про дуже важливу групу клітин крові – справжніх бійців передової лінії імунного захисту. Але вони не єдині учасники операцій із захоплення та знищення «ворожих агентів» у нашому організмі. Вони мають помічники. І сьогодні я хочу продовжити свою розповідь та вивчити функції лейкоцитів - агранулоцитів. До цієї групи належать і лімфоцити, у цитоплазмі яких відсутня зернистість.
Моноцитє найбільшим представником лейкоцитів. Діаметр його клітини становить 10 – 15 мкм, цитоплазма заповнена великим ядром як квасолі. У крові їх небагато, лише 2 – 6 %. Але в кістковому мозку вони утворюються у великій кількості та дозрівають у тих же мікроколоніях, що й нейтрофіли. Але при виході в кров їхні шляхи розходяться. Нейтрофіли подорожують судинами і завжди знаходяться в готовності №1. А моноцити швидко розселяються по органах і там перетворюються на макрофаги. Половина їх йде в печінку, інші ж розселяються в селезінку, кишечник, легені тощо.

Макрофаги– це осілі, остаточно дозрілі. Як і нейтрофіли, вони здатні до фагоцитозу, але, крім того, мають свою сферу впливу та інші конкретні завдання. Під мікроскопом макрофаг – дуже помітна клітина з значними розмірами до 40 – 50 мкм у діаметрі. Це справжня пересувна фабрика із синтезу спеціальних білків для потреб і для сусідніх клітин. Виявляється, макрофаг на добу може синтезувати та виділяти до 80! різних хімічних сполук. Ви запитаєте, які активні речовини виділяють макрофаги? Це залежить від того, де живуть макрофаги та які функції виконують.

Функції лейкоцитів:

Почнемо з кісткового мозку. Існує два види макрофагів, що беруть участь у процесі оновлення кісткової тканини – остеокласти та остеобласти. Остеокласти постійно циркулюють по кістковій тканині, відшукують старі клітини і знищують їх, залишаючи у себе вільний простір майбутнього кісткового мозку, а остеобласти формують нову тканину. Цю роботу макрофаги виконують, синтезуючи та виділяючи спеціальні стимулюючі білки, ферменти та гормони. Наприклад, для руйнування кістки вони синтезують колагеназу та фосфатазу, а для вирощування еритроцитів – еритропоетин.
Є ще клітини – «годувальниці» та клітини – «санітари», які забезпечують швидке розмноження та нормальне дозрівання клітин крові в кістковому мозку. Гемопоез у кістках йде острівцями – у середині такої колонії розташовується макрофаг, а навколо тісняться червоні клітини різного віку. Виконуючи функцію матері, що годує, макрофаг забезпечує зростаючі клітини харчуванням - амінокислотами, вуглеводами, жирними кислотами.

Особливу роль грають у печінці. Там вони називаються купферовими клітинами. Активно працюючи в печінці, макрофаги поглинають різні шкідливі речовини та частки, що надходять із кишечника. Разом з клітинами печінки вони беруть участь у обробці жирних кислот, холестерину та ліпідів. Таким чином, вони несподівано виявляються причетними до формування холестеринових бляшок на стінках судин та виникнення атеросклерозу.

Поки що не зовсім ясно, з чого починається атеросклеротичний процес. Можливо, тут спрацьовує помилкова реакція на «свої» ліпопротеїди в крові, і макрофаги, як пильні імунні клітини, приступають до їхнього захоплення. Виходить, що ненажерливість макрофагів має як позитивні, і негативні боку. Захоплення та руйнування мікробів – це, звичайно, добре. А ось надмірне поглинання макрофагами жирових речовин - погано і, ймовірно, веде до патології, небезпечної для здоров'я та життя людини.

Але розділяти, що добре, що погано макрофагам важко, тому наше завдання полегшити долю макрофагів і самим піклується про своє здоров'я та здоров'я печінки: стежити за харчуванням, скорочувати вживання продуктів, що містять велику кількість жирів та холестерину і двічі на рік проводити від шлаків та токсинів.

Тепер поговоримо про макрофаги, працюючих у легенях.

Вдихається повітря і кров у легеневих судинах розділені найтоншим кордоном. Ви розумієте, наскільки важливо за цих умов забезпечити стерильність повітряних шляхів! Правильно, тут цю функцію виконують також макрофаги, що блукають по сполучній тканині легень.
Вони завжди наповнені залишками загиблих легеневих клітин та мікробів, що вдихаються з навколишнього повітря. Макрофаги легень розмножуються відразу у зоні своєї діяльності, та його число різко зростає при хронічних захворюваннях дихальних шляхів.

До уваги курців! Пилові частинки та смолисті речовини тютюнового диму сильно дратують верхні дихальні шляхи, що ушкоджують слизові клітини бронхів та альвеол. Легеневі макрофаги, звичайно, захоплюють і знешкоджують ці шкідливі хімічні продукти. У курців різко збільшується активність, кількість і навіть розміри макрофагів. Але через 15 – 20 років межа їхньої надійності виснажується. Ніжні клітинні бар'єри, що розділяють повітря та кров, порушуються, інфекція проривається в глибину легеневої тканини та починається запалення. Макрофаги вже не в змозі повноцінно працювати як мікробні фільтри і поступаються своїм місцем гранулоцитам. Так, багаторічне куріння призводить до хронічних бронхітів та зменшення дихальної поверхні легень. Занадто активні макрофаги роз'їдають еластичні волокна легеневої тканини, що веде до утруднення дихання та гіпоксії.

Найсумніше, що працюючи на зношування, макрофаги перестають виконувати дуже важливі функції – це здатність боротися зі злоякісними клітинами. Тому хронічний гепатит загрожує розвитком пухлин печінки, а хронічна пневмонія – раком легень.

Макрофагиселезінки.

У селезінці макрофаги виконують функцію вбивць, знищуючи старіючі еритроцити. На оболонках еритроцитів оголюються зрадницькі білки, які є сигналом ліквідації. До речі, знищення старих еритроцитів відбувається і в печінці, і в самому кістковому мозку – усюди, де є макрофаги. У селезінці цей процес найбільш наочний.

Таким чином, макрофаги є великими трудівниками та найголовнішими санітарами нашого організму, виконуючи при цьому відразу кілька ключових ролей:

1. участь у фагоцитозі,
2. збереження та переробка важливих поживних речовин для потреб організму,
3. виділення кількох десятків білків та інших біологічно активних речовин, що регулює зростання клітин крові та інших тканин.

Ну ось, ми знаємо функції лейкоцитів - моноцитів та макрофагів. А на лімфоцити знову не лишилося часу. Про них, найменших захисників нашого організму, ми поговоримо наступного разу.
А поки давайте оздоровлюватись і зміцнювати імунітет, слухаючи зцілюючу музику Моцарта - Симфонія серця:

Бажаю вам міцного здоров'я та благополуччя!

Глава 3. Моноцити та макрофаги

Моноцити та макрофаги є основними клітинами системи фагоцитуючих мононуклеарів (ВООЗ) або макрофагальної системи І. І. Мечникова.

Моноцити беруть початок від гранулоцитарно-моноцитарної клітини-попередниці, макрофаги – від моноцитів, що переходять із кров'яного русла до тканин. Макрофаги присутні у всіляких тканинах людського організму: у кістковому мозку, у сполучній тканині, у легенях (альвеолярні макрофаги), у печінці (купферівські клітини), у селезінці та лімфатичних вузлах, у серозних порожнинах (черевній порожнині), порожнині п. у кістковій тканині (остеокласти), у нервовій тканині (мікрогліальні клітини), у шкірі (клітини Лангерганса). Вони можуть бути як вільними, і фіксованими. Крім того, до макрофагальних елементів відносяться і дендритичні клітини (що мають велику кількість коротких відростків, що гілкуються), присутні у всіх тканинах. Під час проведення численних операцій із трансплантації кісткового мозку від донора іншої статі було доведено кровотворне походження альвеолярних макрофагів, купферівських клітин, клітин Лангерганса та остеокластів.

Сформувавшись у кістковому мозку, моноцит знаходиться там від 30 до 60 год. Після цього він ділиться і надходить у системний кровотік. Період циркуляції моноциту в крові становить приблизно 72 години, де відбувається його дозрівання. Ядро моноциту трансформується з круглого спочатку в бобоподібне, а потім у лапчасте. Крім цього, відзначається зміна структури генетичного матеріалу клітини. Колір цитоплазми моноциту може бути зовсім різним - від базофільного до сіро-блакитного або навіть рожевого. Після виходу із кров'яного русла моноцит більше не може повернутися до системної циркуляції.

Макрофаги, розташовані у різних тканинах людського організму, мають низку загальних особливостей. При дослідженні альвеолярних макрофагів було виявлено, що тканинні макрофаги підтримують свою популяцію не тільки за рахунок утворення в кістковому мозку, але й за рахунок наявної у них здатності до поділу та самопідтримання. Дана відмінна риса макрофагів стає очевидною у разі пригнічення утворення даних клітин крові у кістковому мозку під впливом опромінення або препаратів із цитостатичним дією.

Ядро макрофагу має овальну форму. Цитоплазма клітини досить велика, немає чітких меж. Діаметр макрофага в нормі коливається в межах: від 15 до 80 мкм.

Специфічними функціональними ознаками макрофагів є здатність прилипати до скла, поглинання рідини і твердіших частинок.

Фагоцитоз – «пожирання» чужорідних часток макрофагами та нейтрофілами. Дану властивість клітин організму відкрив І. І. Мечніков в 1883; він запропонував зазначений термін. Фагоцитоз складається із захоплення клітиною чужорідної частки і укладання її в пляшечку - фагосому. Структура, що утворилася, просувається вглиб клітини, де перетравлюється за допомогою ферментів, що вивільняються з особливих органел – лізосом. Фагоцитоз є найбільш давньою і важливою функцією макрофагів, завдяки якій вони позбавляють організм від чужорідних неорганічних елементів, зруйнованих старих клітин, бактерій, а також імунних комплексів. Фагоцитоз – одна з основних систем захисту організму, одна з ланок імунітету. У макрофагах його ферменти, як і багато інших структур, підпорядковані ролі даних кров'яних клітин імунітеті й у першу чергу – фагоцитарної функції.

В даний час відомо більше 40 речовин, які продукуються мікрофагом. Ферментами моноцитів і макрофагів, що реалізують перетравлення фагосом, що утворюються, є пероксидаза і кисла фосфатаза. Пероксидаза міститься тільки в таких клітинах, як монобласти, промоноцити та незрілі моноцити. У клітинах останніх двох стадій диференціювання пероксидазу є дуже малою кількістю. Зрілі клітини та макрофаги справжній фермент, як правило, не містять. Зміст кислої фосфатази збільшується у процесі дозрівання моноцитів. Найбільша її кількість – у зрілих макрофагах.

З поверхневих маркерів моноцитів і макрофагів імунного фагоцитозу сприяють рецептори до Fc-фрагменту імуноглобуліну G і компоненту комплементу С 3 . За допомогою зазначених маркерів на поверхні моноцитарно-макрофагальних клітин закріплюються імунні комплекси, антитіла, різні клітини крові, покриті антитілами або комплексами, що складаються з антитіла та комплементу, які потім втягуються всередину клітини, що здійснює фагоцитоз, і переварюються нею або зберігаються у фагосомах.

Крім фагоцитозу, моноцити і макрофаги мають здатність до хемотаксису, тобто здатні рухатися в напрямку різниці вмісту певних речовин у клітинах і поза клітинами. Також дані кров'яні клітини можуть перетравлювати мікроби і продукувати кілька компонентів комплементу, що відіграють провідну роль в утворенні імунних комплексів і в активації лізису антигену, продукувати інтерферон, що інгібує розмноження вірусів, секретувати особливий лізоцим білок, що володіє бактерицидною дією. Моноцити та макрофаги продукують та секретують фібронектин. Ця речовина є за своєю хімічною структурою глікопротеїдом, що зв'язує продукти клітинного розпаду в крові, що відіграє важливу роль у взаємодії макрофагу з іншими клітинами, у прикріпленні (адгезії) на поверхні макрофагу елементів, що підлягають фагоцитозу, що пов'язано з наявністю на мембрані макрофагу рецепторів до фібронекту.

Із захисною функцією макрофага пов'язана також його здатність продукувати ендогенний піроген, що є специфічним білоком, який синтезується макрофагами і нейтрофілами у відповідь на фагоцитоз. Виділяючись із клітини, даний білок впливає на центр терморегуляції, розташований у головному мозку. Внаслідок цього підвищується встановлена ​​вказаним центром температура тіла. Зумовлене впливом ендогенного пірогену підвищення температури тіла сприяє боротьбі організму з інфекційним агентом. Здатність до вироблення ендогенного пірогену збільшується в міру дозрівання макрофагів.

Макрофаг не тільки організовує систему неспецифічного імунітету, що полягає в захисті організму від будь-якої сторонньої речовини або клітини, стороннього для даного організму або тканини, а й бере безпосередню участь у специфічній імунній відповіді, у «подання» чужорідних антигенів. Ця функція макрофагів пов'язані з існуванням з їхньої поверхні особливого антигену. HLA-DR-білок відіграє визначальну роль у розвитку специфічної імунної відповіді. Людина існує 6 варіантів молекули HLA-DR-подібного білка. Цей білок є практично у всіх кровотворних клітин, починаючи від рівня поліпотентних клітин-попередниць, але відсутній на зрілих елементах, що мають кровотворну природу. HLA-DR-подібний білок визначається і в ендотеліальних клітин, і в сперматозоїдів, і в багатьох інших клітин людського організму. На поверхні незрілих макрофагів, що є переважно в тимусі та селезінці, також присутній HLA-DR-подібний білок. Найбільший вміст такого білка виявлено на дендритичних клітинах та на клітинах Лангерганса. Такі макрофагальні клітини є активними учасниками імунної відповіді.

Чужорідний антиген, що потрапляє в організм людини, адсорбується поверхнею макрофага, поглинається ним, опиняючись на внутрішній поверхні мембрани. Потім антиген розщеплюється у лізосомах. Фрагменти розщепленого антигену виходять із клітини. Частина цих фрагментів антигену взаємодіє з молекулою HLA-DR-подібного білка, внаслідок чого утворюється комплекс поверхні макрофага. Такий комплекс виділяє інтерлейкін I, що надходить до лімфоцитів. Цей сигнал сприймається Т-лімфоцитами. У Т-лімфоциту-ампліфайєра виникає рецептор до HLA-DR-подібного білка, асоційованого з фрагментом чужорідного антигену. Активований Т-лімфоцит виділяє другу сигнальну речовину – інтерлейкін II та ростовий фактор для лімфоцитів усіх типів. Інтерлейкін II активує Т-лімфоцити-хелпери. Два клони лімфоцитів даного типу відповідають на дію чужорідного антигену, продукуючи фактор зростання В-лімфоцитів та фактор диференціювання В-лімфоцитів. Результатом активації В-лімфоцитів є продукція специфічних до даного антигену імуноглобулінів-антитіл.

Таким чином, незважаючи на те, що розпізнавання чужорідного антигену є функцією лімфоцитів без участі макрофагу, що перетравлює антиген і з'єднує його частину з HLA-DR-подібним білком поверхні, неможливі подання антигену лімфоцитів і імунна відповідь на нього.

Макрофаги мають здатність перетравлювати не тільки бактеріальні клітини, еритроцити та тромбоцити, на яких фіксовані деякі компоненти комплементу, у тому числі старіючі або патологічно змінені, але також і пухлинні клітини. Такий вид активності макрофагів отримав назву тумороцидної. З цього не можна зробити висновок про дійсну боротьбу макрофагів з пухлиною, а саме «визнання» ними такого типу клітин як чужорідної тканини, у зв'язку з тим, що в будь-якій пухлині є дуже багато старіючих клітин, що підлягають фагоцитозу аналогічно всім непухлинним клітинам, що старіють.

Окремі фактори, які продукуються клітинами моноцитарно-макрофагальної природи (наприклад, простагландини Е, лізоцим, інтерферон), беруть участь і в імунній функції, і в кровотворенні. Крім того, макрофаги допомагають розвитку еозинофільної реакції.

Доведено макрофагальну природу остеокластів. Макрофаги здатні, по-перше, безпосередньо розчиняти кісткову тканину, по-друге, стимулювати продукцію остеокластстимулюючого фактора Т-лімфоцитів.

Дана функція макрофагів може виявитися провідною в патології, обумовленої пухлинною та реактивною проліферацією макрофагів.

Дуже істотну роль грають макрофаги у сталості внутрішнього середовища. Насамперед вони є єдиними клітинами, які продукують тканинний тромбопластин, і запускають складний каскад реакцій, що забезпечують згортання крові. Однак, мабуть, підвищення тромбогенної активності у зв'язку з життєдіяльністю макрофагів може бути обумовлено також великою кількістю як секретованих ними, так і внутрішньоклітинними, що виділяються при розпаді клітин, протеолітичних ферментів, продукцією простагландинів. Разом з тим макрофаги продукують активатор плазміногену - антизгортаючий фактор.