Makrofág

Makrofág

Makrofág je buňka přirozené imunity, která hraje velmi důležitou roli v imunitní reakci. Jedná se o zástupce mononukleárů, tj. buněk s jedním, nesegmentovaným jádrem.

Vývoj

Makrofág vzniká přeměnou z monocytů. Ty jsou tvořeny v kostní dřeni z kmenové hemopoetické buňky a jsou vyplavovány do krevního oběhu. Monocyty kolují v krvi asi 8 hodin, poté vstupují do tkání a tam se mění na makrofágy. Tkáňové makrofágy pak vykazují četnou heterogenitu v závislosti na tkáni. Mezi tkáňové makrofágy patří Kupfferovy buňky, histiocyty, osteoklasty či mikroglie.

Přeměna monocytu na makrofág

Aby se monocyt přeměnil na makrofág, musí proběhnout několik kroků. Zvětšuje se velikost buňky, zvyšuje se počet lysozomů, receptorů pro imunoglobulin IgG a zvyšuje se jeho schopnost fagocytózy.

Polarizace makrofágů

Stejně jako u většiny buněk imunitního systému, vývoj a funkce makrofágů závisí na cytokinovém prostředí, ve kterém se nachází. Již od devadesátých let je známo, že působení jednotlivých cytokinů na genovou expresi v těchto buňkách je odlišné (porovnával se např. vliv IL-4 a IFNγ). Později přichází nová klasifikace makrofágů a rozdělení na M1 a M2 obdobně, jak tomu je u T lymfocytů. Tato klasifikace byla odvozena na základě lišícího se metabolizmu argininu v buňkách. V makrofázích ovlivněných cytokinovým prostředím, které vzniklo působením Th1 T lymfocytů (IFNγ), docházelo ke tvorbě oxidu dusnatého (NO), kdyžto v populaci makrofágů z prostředí Th2 (IL-4, TGF-β) docházelo ke konverzi argininu na ornitin (prostřednictvím enzymu argináza). M1 tudíž můžeme považovat za klasicky aktivované makrofágy s prozánětlivou funkcí, kdyžto M2 za alternativně aktivované s funkcí protizánětlivou. M2 skupinu makrofágů můžeme dále dělit na M2a, M2b, M2c a M2d v závislosti na konkrétním stimulu. Takto hrubé dělení je nutno brát s nadhledem a jako hodně zjednodušené. Existuje celé spektrum populací makrofágů, např. makrofágy asociované s nádorem (tumor associated macrophages, TAMs), makrofágy exprimující TCR receptor a CD169, aj.

M1 makrofágy

Zánětlivé cytokinové prostředí (hlavně IFNγ) vytvořené efektorovými T lymfocyty a rozeznání patogenů pomocí PRR vede k aktivaci a iniciaci efektorových funkcí makrofágů. Takto aktivovaný makrofág ničí intracelulární patogeny především produkcí baktericidních kyslíkových radikálů (ROS) a NO. Dokáže rovněž amplifikovat zánětlivou odpověď produkcí dalších prozánětlivých cytokinů, např. IL-1, IL-6 a TNF-α.

M2 makrofágy

M2 makrofágy jsou asociovány se řadou fyziologických a patologických procesů, včetně homeostázy, ukončování zánětlivé imunitní odpovědi, metabolizmu, ale zároveň podporují růst nádorů. Hrají důležitou roli v regeneračních a remodelačních procesech vedoucích ke zhojení poškozené tkáně a promoci Th2 imunitní odpovědi. Vznikají především působením cytokinů IL-4 a IL-13. Tyto cytokiny dokážou potlačit následnou produkci IL-6 a TNF makrofágy. Získané poznatky o působení Th2 cytokinů ukazují, že mají spíše modulační, než inhibiční, účinek na funkci makrofágů - dochází tedy k jejich alternativní aktivaci. Od M1 fenotypu se liší především neschopností prezentovat antigen, minimální produkcí ROS a NO a expresí specifických molekul, jako jsou např. iNOS, metaloproteázy a arginázy. Žádnou z těchto molekul ale nemůžeme použit jako marker pro determinaci M2. Za marker M2 můžeme považovat CD163, což je povrchový scavenger receptor pro zachytávání komplexu haptoglobinu-hemoglobinu. Nedokážeme ale s jistotou říct, že všechny CD163 pozitivní buňky jsou striktně M2 makrofágy. Většina studií, které se zabývají polarizací makrofágů, probíhají v in vitro podmínkách, které je nutno brát s nadhledem, jelikož nezachycují komplexitu podmínek in vivo. Je tedy vhodné používat kombinaci markerů pro odlišení populací M1 a M2.

Funkce makrofágu

Makrofág pohlcující rakovinnou buňku

Základní funkcí makrofágu je fagocytóza. K dalším funkcím patří prezentace antigenu T-lymfocytům, řízení hemopoézy, hemostázy a hojení ran, regulace zánětu, destrukce mikroorganismů, odstraňování mrtvých buněk a cytotoxická reakce.

Fagocytóza

Fagocytóza je proces zajišťující pohlcení a zpracování cizích, nefunkčních, mrtvých či nemocných buněk a jiného korpuskulárního materiálu (velikost materiálu nad 100 nanometrů). Je to nejstarší imunitní děj; lze ho nalézt už u nižších živočichů.

Fáze fagocytózy

Průběh fagocytózy

• přiblížení, chemotaxe
• rozpoznání, adherence, opsonizace
• ingesce (pohlcení) – vznik fagozomu
• splynutí fagozomu s lysozomem – vznik fagolysozomu
• digesce (trávení) ve fagolysozomu
• oxidativní vzplanutí – tvorba reaktivních kyslíkových radikálů, které zapříčiní zničení částice
• uvolnění produktů rozkladu z makrofágu

Prezentace antigenu

Další důležitou funkcí makrofágu je prezentace antigenu dalším buňkám imunitního systému. Makrofág prezentuje krátké peptidy (navázané na MHC) získané strávením pohlcené částice T-lymfocytům.

Prezentace antigenu

• Cizorodou částici rozpozná makrofág a fagocytuje ji
• Makrofág prezentuje antigen této částice
• Antigen-MHC II komplex, aktivace Th-lymfocytů
• Th-lymfocyty pak řídí imunitní odpověď organismu

Tato cesta může být posílena činností B-lymfocytů, které produkují protilátky.

Makrofág a zánět

Makrofág je většinou první buňka imunitního systému, která se dostává na místo zánětu. Provádí tam rychlou a nespecifickou reakci na škodlivinu. Teprve posléze se do místa zánětu dostávají buňky zajišťující specifickou reakci. Jejich činnost je s makrofágy propojena na základě prezentace antigenu.

Odkazy

Literatura

• TOMAN, M. Imunologie pro farmaceuty. VFU, Brno 2004.
• MYSLIVEČEK, J., TROJAN, S. Fyziologie do kapsy. Triton, Praha 2004.

Související články

• Pěnitá buňka

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu makrofág na Wikimedia Commons