MONOCYTY: CHARAKTERISTIKA, FUNKCIE, HODNOTY, CHOROBY - BIOLÓGIE - 2026

Tieto monocyty sú krvné bunky, ktoré patria do leukocytov subpopulácii zvanej mononukleárny fagocyty systém. Majú spoločný pôvod s inými fagocytmi v krvotvorných kmeňových bunkách. Sú zodpovedné za reguláciu vrodenej a adaptívnej imunity, ako aj za remodeláciu tkanív a homeostázu.

Existujú dve podskupiny monocytov, ktoré sa líšia vo svojich funkciách a osudoch, a to: 1) jedna, ktorá produkuje makrofágy po extravazácii z periférneho obehu; 2) ďalšie, ktoré sa pri zápalových podmienkach diferencuje na zápalové dendritické bunky.

Zdroj: Dr Graham Beards

Makrofágy sú fagocytárne bunky žijúce v lymfoidnom a ne-lymfoidnom tkanive. Podieľajú sa na rovnováhe tkanivovej homeostázy elimináciou apoptotických buniek. Okrem toho majú širokú škálu receptorov, ktoré rozpoznávajú patogény.

Čo sa týka dendritických buniek, špecializujú sa na spracovanie a prezentáciu antigénov a na kontrolu odpovede B a T buniek.

Okrem ochrany proti infekciám môžu monocyty prispievať k výskytu chorôb, ako sú ateroskleróza a roztrúsená skleróza, alebo naopak môžu prispievať k regenerácii svalov po poškodení ak degradácii amyloidných fibríl v Alzheimerova choroba.

vlastnosti

Monocyty sú bunky nepravidelného tvaru. Majú jadro v tvare obličiek. Majú vezikuly v cytoplazme. Jeho priemer sa pohybuje od 16 do 24 um. Keď sú monocyty zafarbené Wrightovým farbením, ich cytoplazma sa javí namodralá.

Pochádzajú z pluripotentných kmeňových buniek z kostnej drene. Monocyty sú produkované niekoľkými prechodnými štádiami a štádiami vrátane: 1) spoločného myeloidného progenitora (CMP); 2) progenitor granulocytov a makrofágov (GMP); 3) progenitor dendritických buniek makrofágov (MDP).

Majú plasticitu, pretože sa môžu stať makrofágmi alebo dendritickými bunkami. Stávajú sa makrofágmi, keď vstupujú do tkanív alebo sa môžu diferencovať na zápalové dendritické bunky.

U ľudí tvoria monocyty 8% leukocytov a majú polčas 70 hodín, zatiaľ čo u myší tvoria 4% leukocytov a majú polčas 17 hodín.

Na základe expresie chemokínových receptorov sú monocyty rozdelené do dvoch hlavných skupín. U ľudí sú to: CD14 ⁺⁺ CD16 ^- a CD14 ⁺ CD16 ⁺ . U myši sú to Gr-1 ^hi a Gr-1l ^ow .

Vývoj monocytov je určený expresiou špecifických transkripčných faktorov, ako je PU1, a vytesňovacích faktorov CCAAT, AML-1B, Sp-1, GATA-1 a -2.

Pôvod a vývoj

Súčasné modely založené na myšiach naznačujú, že monocyty pochádzajú z kostnej drene z hematopoetických kmeňových buniek (HSC), ktoré sa vyvíjajú smerom k tvorbe progenitoru granulocytov-makrofágov (GMP), ktorý je tvorí progenitor dendritických buniek makrofágov (MDP) a spoločný progenitor monocytov (cMoP).

V lúmene krvných ciev sa cMoP v ustálenom stave diferencuje najskôr na LY6C ^hi bunky a potom na LY6C ^nízke bunky . Myšie LY6C ^nízke bunky (ich ľudský ekvivalent je CD14 ^nízky CD16 ⁺ ), stávajú sa krvou rezidentnými makrofágmi, a nie samotnými monocytmi, a pohybujú sa na povrchu endoteliálneho lúmenu.

^Nízke bunky LY6C koordinujú stresovú reakciu v lúmene a prostredníctvom 7 Toll-like receptora reagujú na signály lokálneho poškodenia, čo vyvoláva nábor neutrofilov. Toto spúšťa nekrózu endotelu a následne LY6C ^nízke monocyty čistia zvyšky buniek.

Myšie LY6C ^hi bunky (ich ľudský ekvivalent je CD14 ⁺ ) predstavujú „klasické monocyty“. Prijímajú sa na miestach zápalu, ktoré pôsobia ako prekurzory periférnych mononukleárnych fagocytov. LY6C ^hi bunky hrajú dôležitú úlohu v reakcii hostiteľa na útok patogénov, ako je Listeria monocytogenes.

Makrofágy odvodené z monocytov

Termín makrofág sa týka veľkých fagocytárnych monumentálnych buniek. V závislosti od tkaniva, v ktorom sa nachádzajú, dostávajú makrofágy špecifické názvy.

Makrofágy sa nazývajú Kupfferove bunky v pečeni, alveolárne makrofágy v pľúcach, histiocyty v spojivovom tkanive, osteoklasty v kosti, mikroglie v mozgu a Langerhansove bunky v koži. Pomenujú sa tiež podľa orgánu, v ktorom sa nachádza, ako sú napríklad lymfatické uzliny, týmus alebo endokrinné makrofágy.

Za podmienok ustáleného stavu sa populácie tkanív rezidentov v makrofágoch udržiavajú lokálnou proliferáciou. Avšak v prípade zápalu dochádza k rýchlemu náboru prekurzorových buniek do makrofágového oddelenia príslušného tkaniva.

Diferenciácia ^nízko monocytov LY6C na makrofágy zahŕňa zmeny v expresii génov, ktoré určujú fenotypové zmeny a expresiu povrchových antigénov spojených s makrofágmi. Existujú dva typy makrofágov, a to: M1 makrofágy alebo zápalové makrofágy; Makrofágy M2 alebo protizápalové (alebo regulačné) makrofágy.

Makrofágy M1 silne reagujú na inváziu patogénmi a iné škodlivé signály prostredníctvom tvorby prozápalových cytokínov a syntézou oxidu dusnatého a reaktívnych kyslíkových druhov. Makrofágy M2 majú tolerogénne a regeneračné vlastnosti.

Dendritické bunky pochádzajúce z monocytov

Klasické dendritické bunky sa vyvíjajú z progenitoru makrofág-dendritických buniek (MDP), označovaného ako predklasická dendritická bunka. Dendritické bunky sú tvorené z monocytov, ktoré migrujú cez endotel v ablumenálnom - lumenálnom smere. Monocyty v endotelovej matrici sa vyvíjajú na makrofágy.

V mieste zápalu dochádza k zhromažďovaniu ^hi buniek LY6C . Prijaté ^Hi bunky LY6C sa transformujú na dendritické bunky, ktoré migrujú do lymfatických uzlín. Tieto LY6C ^hi Monocyty sa prevedú na CX ₃ CR1 ⁺ D14 ⁺ dendritických buniek . Predklasické dendritické bunky sa prevádzajú na CD103 ⁺ .

Keď dôjde k zápalu v koži ožiarením UV svetlom, monocyty LY6C ^hi vstúpia do epidermy a stanú sa bunkami s charakteristikami Langerhansových buniek. Tieto bunky sa tiež zvyčajne nachádzajú v mukóznej epitelovej línii vaginálnej a ústnej dutiny.

Dendritické bunky vaginálneho epitelu sa rekonštituujú prekurzorovými bunkami kostnej drene. V zápalových podmienkach sú znovu osídlené monocytmi LY6C ^ahoj .

Vlastnosti

Úloha monocytov pri infekcii

U zdravých jedincov monocyty v periférnej krvi pozostávajú z 90% klasických monocytov (CD14 ⁺⁺ CD16 ⁺⁺ ). Zvyšných 10% tvoria CD16 ⁺ monocyty (medziprodukty CD14 ⁺⁺ CD16 ⁺ ) a neklasické monocyty (CD14 ⁺ CD16 ⁺ ).

Počas akejkoľvek infekcie alebo zranenia neutrofily reagujú rýchlo (do niekoľkých hodín). Monocyty však modulujú zápal prostredníctvom produkcie cytokínov, ako je IL-lp, IL-6, TNF-a a indukovateľná syntáza oxidu dusnatého. Každý typ monocytov reaguje na podnety inak.

Napríklad počas infekcie Candida albicans indukujú klasické monocyty imunitnú odpoveď Th7. Zatiaľ čo pri infekcii Aspergillus fumigatus majú klasické monocyty a CD16 ⁺ podobné kapacity fagocytózy a klasické monocyty inhibujú klíčenie konídií.

V podmienkach infekcie sa zvyšuje počet monocytov CD16 ⁺ . Toto bolo pozorované u tehotných žien s maláriou (Plasmodium spp.) A infikovaných HIV. Monocyty môžu znížiť počet parazitov, fagocytovať infikované erytrocyty prostredníctvom opsonickej alebo neopsonickej fagocytózy.

Monocyty však môžu prispievať k závažným prejavom malárie, ktoré ovplyvňujú fyziologické funkcie hostiteľa a vedú k objaveniu sa patológií. Monocyty, dendritické bunky a makrofágy tiež hrajú rozhodujúcu úlohu v patogenéze HIV.

Úloha monocytov v angiogenéze a aterogenéze

Monocyty sa hromadia v stene rastúcich ciev, čo naznačuje, že prispievajú k aterogenéze. Netvoria vaskulárne siete, ale napodobňujú endotelové bunky, s ktorými zdieľajú fenotypové charakteristiky a povrchové markery.

Keď monocyty v periférnom obehu migrujú z vaskulárneho do extravaskulárneho kompartmentu, dozrievajú na makrofágy. Konkrétne, makrofágy M2 majú proangiogénne funkcie: pri reparácii tkanív podporujú vaskulárnu remodeláciu.

Charakteristickým rysom tvorby aterosklerotického plaku je hromadenie lipoproteínov v intimálnej oblasti tepny, čo je sprevádzané získavaním monocytov z obehu.

Monocyty migrujú do subendoteliálneho priestoru a interagujú so zložkami extracelulárnej matrice, ako je napríklad kolagén I, ktorý je hlavnou zložkou steny tepien. Medzi extracelulárnou matricou a monocytmi sa vytvorí silná interakcia.

Lipoproteíny s nízkou hustotou (LDL), zadržané proteoglykánami v extracelulárnej matrici, sú zachytené makrofágmi. Matricové metaloproteinázy (MMP) sú dôležité pre tvorbu aterosklerotických plakov. Makrofágy sú zodpovedné za produkciu urokinázy, ktorá aktivuje MMP.

Úloha monocytov pri zápale

Monocyty podmnožujú markery mnohých zápalových stavov, ako sú akútny infarkt myokardu, mozgová príhoda, sepsa, reumatoidná artritída, HIV a hemodialýza. Napríklad pacienti s infarktom myokardu a komorovou aneuryzmou majú oveľa viac monocytov ako jednotlivci bez týchto patológií.

Monocyty a makrofágy sú hlavným zdrojom cytokínov, ktoré slúžia ako medzibunkové posly a regulujú proliferáciu, diferenciáciu a migráciu buniek. Najdôležitejšie cytokíny zapojené do srdcového zlyhania sú tumor nekrotický faktor (TNF) a interleukín IL6.

Štúdia zápalových procesov u pacientov so srdcovým zlyhaním ukázala, že TNF, TNFR1 a TNFR2 sú prediktormi úmrtnosti v skúmanej populácii. IL6 nie je markerom zápalu, ale má priamy škodlivý účinok na myokard.

Terapeutická modulácia cytokínového systému v klinických štúdiách nebola u ľudí úspešná. Ďalšia stratégia spočíva v použití karvedilolu, neselektívneho antagonistu beta-adrenoreceptora, ktorý znižuje produkciu TNF monocytmi.

Fenofibrát, derivát kyseliny fibrovej, významne inhibuje uvoľňovanie cytokínov odvodených od monocytov, ako sú IL1, IL6 a MCP-1.

Hladiny monocytov v krvi

Kvantitatívna analýza rôznych typov leukocytov v krvi naznačuje nasledujúce normálne hodnoty: tvary pásov (neutrofilné granulocyty), 3–5%; segmentované (neutrofilné granulocyty), 40–75%; eozinofily (granulocyty), 2–4%; bazofily (granulocyty), 0–1%; lymfocyty, 25–40%; monocyty, 2–8%.

Normálny počet monocytov v krvi je medzi 0 a 800 bunkami / ul a normálna priemerná hodnota je 300 buniek / ul (0,3 x ¹⁰⁹ buniek / l). Chronické zápalové procesy sú spojené s monocytózou, čo je nárast počtu monocytov. Absolútna hodnota presahuje 800 buniek / ul (> 0,8 x ¹⁰⁹ buniek / 1).

Niektoré poruchy spojené s monocytózou sú zápalové ochorenia, ako je tuberkulóza, syfilis a subkutánna bakteriálna endokarditída, granulomatóza / autoimunitné ochorenie, systémový lupus erimatous, reumatoidná artritída a temporálna arteritída.

Medzi malígne poruchy, ktoré spôsobujú monocytózu, patrí preleukémia, nymfocytárna leukémia, histiocytóza, Hodgkinova choroba, non-Hodgkinov lymfóm a karcinómy.

Monocytopénia je zníženie počtu monocytov (menej ako 200 buniek / ul; 0,2 x ¹⁰⁹ buniek / l). Vyskytuje sa ako reakcia na stres, endotoxémiu a po podaní glukokortikoidov, interferónu alfa a TNF-alfa.

Niektoré poruchy spojené s monocytopéniou sú chronická lymfocytárna leukémia, cyklická neutropénia a závažné tepelné poškodenie.

Súvisiace choroby: rakovina

Monocyty sa okrem toho, že zohrávajú dôležitú úlohu v prirodzenom imunitnom systéme pri obrane hostiteľa pred patogénnymi mikróbmi, podieľajú aj na patogenéze a progresii chorôb, ako je ateroskleróza, roztrúsená skleróza a metastáza nádoru.

Zápalové M1 makrofágy sa podieľajú na eliminácii nepotrebných nádorových buniek, ale nádorové makrofágy (TAM) M2 môžu inhibovať protinádorovú odpoveď, zvyšovať rast nádoru a podporovať metastázy.

Z tohto dôvodu koreluje prítomnosť a množstvo TAM so zlou životnosťou pacienta. U myší, u ktorých bola odstránená slezina, vykazujú zníženie počtu TAM, a preto sa pozoruje znížený rast nádoru a metastázy.

V hypoxickom prostredí nádoru je TAM silne ovplyvnená sekréciou signálnych molekúl, buniek imunitného systému a nádorových buniek. Invazívne TAM produkujú rastové faktory, ako je EGF, ktoré podporujú rast nádoru.

Okrem toho TAM produkuje faktory ako VEGF, ktoré podporujú rast krvných ciev a metastázy. Ďalším faktorom produkovaným TAM je VEGFR1, ktorý sa podieľa na tvorbe premetastatického výklenku.

Referencie

1. Abbas, AK, Lichtman, AH, Pillai, S. 2017. Bunková a molekulárna imunológia. Elsevier, Amsterdam.
2. Auffray, C., Sieweke, MH, Geissmann, F. 1009. Krvné monocyty: vývoj, heterogenita a vzťah s dendritickými bunkami. Annual Review of Immunology, 27, 669 - 1992.
3. Delves, PJ, Martin, SJ, Burton, DR, Roitt, IM 2017. Roittova základná imunológia. Wiley, Chichester.
4. Eales, L.-J. 2003. Imunologia pre vedcov o živote. Wiley, Chichester.
5. Fraser, IP, Ezekowitz, AB 2001. Monocyty a makrofágy. In: Austen, KF, Frank, MM, Atkinson, JP, Cantor, H., eds. Imterove imunologické choroby, Zväzok I. Lippincott Williams & Wilkins Publishers.
6. Geissmann, F., Manz, MG, Jung, S., Sieweke, MH, Merad, M, Ley, K. 2010. Vývoj monocytov, makrofágov a dendritických buniek. Science, 327, 656-661.
7. Hoffman, R., Benz, EJ, Jr, Silberstein, LE, Heslop, H., Weitz, JI, Anastasi, J., Salama, m. E., Abutalib, SA 2017. Hematológia: základné princípy a prax. Elsevier, Amsterdam.
8. Karlmark, KR, Tacke, F., Dunay, IR 2012. Monocyty v zdraví a chorobe - malý prehľad. European Journal of Microbiology and Immunology 2, 97-102.
9. Lameijer, MA, Tang, J., Nahrendorf, M., Beelen, RHJ, Mulder, WJM 2013. Monocyty a makrofágy ako nanomedicínske ciele na zlepšenie diagnostiky a liečby choroby. Odborné recenzie v Molecular Diagnostics, 13, 567–580.
10. Lameijer, M., Tang, J., Nahrendorf, M., Mulder, WJM 2013. Monocyty a makrofágy ako nanomedicínske ciele na zlepšenie diagnostiky a liečby choroby. Expert Review Molecular Diagnostic, 13, 567–580.
11. Lazarus, HM, Schmaier, AH 2019. Stručný sprievodca hematológiou. Springer, Cham.
12. Lichtman, MA, Kaushansky, K., Prchal, JT, Levi, MM, Burns, LJ, Armitage, JO 2017. Hematologický manuál. Mc Graw Hill, New York.
13. Löffler, H., Rastetter, J., Haferlach, T. 2000. Atlas klinickej hematológie. Springer, Berlín.
14. Longo, DL 2010. Harrisonova hematológia a onkológia. McGraw-Hill, New York.
15. Murphy, K., Weaver, C. 2016. Janewayova imunobiológia. Garland Science, New York.
16. Østerud, B., Bjørklid, E. 2003. Úloha monocytov v aterogenéze. Physiology Review, 83, 1069-1112.
17. Parham, P. 2014. Imunitný systém. Garland Science, New York.
18. Paul, WE 2012. Základná imunológia. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia.
19. Richards, DM, Hettinger, J., Feuerer, M. 2013. Monocyty a makrofágy v rakovine: vývoj a funkcie. Cancer Microenvironment, 6, 179 - 191.
20. Wrigley, BJ, Lip, GYL, Shantsila, E. 2011. Úloha monocytov a zápalov v patofyziológii srdcového zlyhania. European Journal of Heart Failure, 13, 1161 - 1171.
21. Yona, S., Jung, S. 2009. Monocyty: podmnožiny, pôvod, osudy a funkcie. Aktuálne stanovisko v hematológii. DOI: 10,1097 / MOH.0b013e3283324f80.