MACROFAGEN: KENMERKEN, VORMING, TYPEN, FUNCTIES - BIOLOGIE - 2026

De macrofagen zijn fagocytische cellen die behoren tot een van de vele soorten cellen die in het bindweefsel aanwezig zijn. Ze bestaan ​​als mobiele en vaste cellen, en zijn belangrijke effectoren binnen het immuunsysteem.

Ze behoren tot het mononucleaire fagocytische systeem, dat naast macrofagen ook monocyten, promonocyten en hun voorlopercellen omvat. De belangrijkste functie van de cellen die tot dit systeem behoren, is om het bloed, de lymfe en andere weefsels te "reinigen" door opname of fagocytose van verschillende deeltjes.

Macrofaag die een pathogene schimmelcel fagocyteert (Bron: Carolina Coelho via Wikimedia Commons)

Macrofagen zijn afgeleid van het beenmerg, zijn verspreid over het lichaam en hebben verschillende vormen en kenmerken, die vaak afhangen van het weefsel waarin ze worden aangetroffen, hun mate van differentiatie en de leeftijd of levensduur van het organisme waar ze zich bevinden. studie.

Ze zijn een van de meest plastische cellen van het hematopoëtische systeem, omdat ze in alle weefsels van het lichaam worden aangetroffen en verschillende functies hebben: ze nemen deel aan ontwikkelingsprocessen, aan de handhaving van de homeostase van het lichaam, aan weefselherstel en aan het immuunsysteem. .

Een van de belangrijkste functies is nauw verbonden met de immuunafweer van het lichaam, aangezien de fagocytische activiteit wordt gereguleerd door componenten van het complementsysteem en immunoglobulinen (beide componenten van het immuunresponssysteem).

Ze werden meer dan een eeuw geleden ontdekt, maar werden in de metazoïsche fylogenie gedefinieerd als "voorouderlijke" cellen. Tijdens zijn ontdekking werd niet alleen zijn fagocytische capaciteit benadrukt, maar ook zijn vermogen om onderscheid te maken tussen zelf en vreemd, waarmee het concept van aangeboren immuniteit werd geboren.

Ontdekking

De eerste fagocytische cellen werden beschreven op basis van een onderzoek dat in 1883 met kikkers werd uitgevoerd door de Russische zoöloog Elie Metchnikoff, die niet alleen hun functie beschreef als verdediging tegen vreemde agentia, maar ook het vermogen van deze cellen om stervende cellen te elimineren of senescent in de gastheer en identificeer de eigen van de vreemde.

Metchnikoff was een vooraanstaand onderzoeker, genoemd als de vader van de moderne immunologie, die een belangrijke bijdrage leverde aan de ontwikkeling van immunologie als een nieuwe discipline. Hun bevindingen legden ook een homologische relatie vast tussen het immuunsysteem van ongewervelde dieren en dat van zoogdieren.

Met zijn beschrijving van fagocyten en fagocytische processen ontdekte deze onderzoeker, die meer dan honderd jaar geleden (in 1908) een Nobelprijs kreeg, een van de meest intrigerende mechanismen van aangeboren immuniteit.

Hun experimenten bestonden uit "uitdagende" of "storende" larven van een soort zeester met stekels om hun immuuncellen te stimuleren en hun reactie op de invasie van deze vreemde agentia te bestuderen. Hiermee observeerde hij het verschijnen van cellen met speciale kenmerken die deze structuren "aten".

Hij bedacht de term 'fagocyten' (van het Griekse 'betaling' - verslinden- en 'cytos' - cel-) naar de cellen die hij observeerde, en naar het proces dat 'fagocytose' uitvoerde, maar de relevantie van deze ontdekking werd pas op een bepaald moment duidelijk. jaren later, met de ontdekkingen van Paul Ehrlich met betrekking tot humorale immuniteit en antilichamen.

kenmerken

Macrofaagachtige cellen hebben veel kenmerken gemeen in de verschillende meercellige organismen waarin ze voorkomen. Ze worden van hun productielocaties naar verschillende delen van het lichaam vervoerd, op verschillende manieren, afhankelijk van het bestaan ​​van een bloedsysteem of niet.

De meest onderscheidende kenmerken van macrofagen zijn hun fagocytische capaciteit, de mobiliteit van velen van hen en hun biosynthetische capaciteit, die gepaard gaat met een grote diversiteit aan genexpressiepatronen.

In hun actieve toestand zijn het extreem dynamische cellen, met intens membraanverkeer. Er komen verschillende processen van membraanfusie en -splijting voor, geassocieerd met endocytose en fagocytose.

Deze gespecialiseerde cellen kunnen worden geclassificeerd als "langlevend", aangezien ze blijkbaar gedurende lange tijd in de perifere weefsels van het lichaam leven. Bovendien worden ze voortdurend vervangen door de differentiatie van hun voorlopercellen uit het beenmerg, die de bloedsomloop kunnen verlaten en de verschillende bindweefsels kunnen binnendringen.

Omdat het mobiele cellen zijn, hebben sommige macrofagen plooien in hun plasmamembraan. Wanneer ze zijn gerangschikt om grote deeltjes op te slokken, kunnen ze samensmelten met andere cellen om wat sommige auteurs een "gigantische cel van een vreemd lichaam" noemen, een gigantische meerkernige macrofaag te vormen.

Wanneer ze worden waargenomen in de weefsels waarvan ze deel uitmaken, zijn deze cellen georganiseerd in gedefinieerde patronen, waarbij elke cel zijn eigen territorium bezet, zoiets als een "weefsel in een ander weefsel".

Opleiding

Het mononucleaire fagocytische systeem is een hematopoëtische lijn die is afgeleid van voorlopercellen van het beenmerg. Gecompromitteerde voorlopers differentiëren om bloedmonocyten te vormen, die door de stroom reizen en weefsels binnendringen om residente macrofagen te worden.

De vorming van het mononucleaire fagocytische systeem begint met de meest ‘onrijpe’ cellen, de promonocyten, de replicatieve cellen die monocyten doen ontstaan. De laatste zijn degenen die het beenmerg verlaten en de bloedbaan bereiken, waar ze in de volgende 8 uur groeien en differentiëren tot volwassen monocyten.

Op plaatsen waar volwassen monocyten "gunstige" omstandigheden voor fagocytose vinden, verschillen ze in zogenaamde residente macrofagen, aangezien ze niet vrij in omloop zijn. Op dat moment zijn ze uitgerust met alle geschikte apparatuur voor de vertering van de te fagocytose deeltjes.

Differentiatie brengt verschillende veranderingen met zich mee: de groei van het cellichaam (minstens 5 keer de grootte van de oorspronkelijke monocyt), toename van het aantal en de complexiteit van interne organellen, verwerving van fagocytische capaciteit (accumulatie van hydrolytische enzymen) en afscheiding van oplosbare factoren.

Deze cellen zijn verspreid over alle delen van het lichaam. Sommige hebben speciale voorkeuren voor bepaalde weefsels (gefixeerd), terwijl andere hun vermogen behouden om te bewegen (amoeboid) en vrij zijn of ronddwalen.

Histologie

Macrofagen hebben een zeer variabele morfologie, grotendeels als gevolg van hun mobiele toestand, omdat ze in staat zijn om tussen en door verschillende weefsels te bewegen. Ze zijn onregelmatig gevormd, afgeplat en vertonen vaak pseudopodia-achtige bewegingsprocessen.

Het cellichaam van macrofagen kan tot 30 μm in diameter meten; en in zijn cytoplasma wordt een enkele kern met een onregelmatige vorm waargenomen, met een of twee prominente spleten die het de vorm geven van een nier en een dicht gebied gevormd door heterochromatine.

Ze hebben verschillende vacuolen die enzymen en voldoende ruimtes bieden om deeltjes zoals micro-organismen of celresten op te slokken. Bovendien hebben ze een verscheidenheid aan lysosomen, "phagosomen", multivesiculaire lichamen en restlichamen; daarom wordt gezegd dat ze onder het microscooplicht een "korrelig" cytoplasma hebben.

Omdat ze de synthese van een grote hoeveelheid hydrolytische enzymen nodig hebben om hun functie uit te oefenen, presenteren deze cellen een sterk ontwikkeld endoplasmatisch reticulum, evenals een prominent Golgi-complex om de functies van vesiculair transport van deze enzymen uit te oefenen.

Een histiocyt (macrofaag) die bloedcellen overspoelt (hematofagocytose) (Bron: Koenjo via Wikimedia Commons)

Macrofagen bezitten corticale arrangementen van actine-microfilamenten die kenmerkend zijn voor deze celtypen; Er worden ook talrijke microtubuli en intermediaire filamenten waargenomen, die ze gebruiken voor hun amoeboïde beweging en tijdens fagocytische processen.

Omdat het fagocytische cellen zijn, kunnen ze worden onderscheiden door het injecteren van speciale kleurstoffen (trypaanblauw, lithiumkarmijn of Oost-Indische inkt), aangezien deze vlekken fagocytisch zijn en in de vorm van korrels in het cytoplasma worden opgeslagen.

Soorten

In het menselijk lichaam worden macrofagen onderscheiden op basis van hun locatie en hun functie. Op deze manier kunnen de intestinale macrofagen, de alveolaire (in de longen), de histiocyten (in het bindweefsel), de Kupffer-cellen (in de lever), de mesangiale cellen (in de nier), de microgliacellen (in de de hersenen) en osteoclasten (in het bot).

Intestinale macrofagen

Deze klasse van macrofagen vertegenwoordigt een van de meest voorkomende macrofaagpopulaties in het lichaam en vertegenwoordigt de eerste verdedigingslinie (aangeboren immuunsysteem). Ze worden gevonden in de subepitheliale lamina propria.

Ze zijn verantwoordelijk voor het reguleren van de ontstekingsreacties tegen bacteriën en tegen de verschillende antigenen die de epitheliale barrière kunnen overwinnen. Bovendien beschermen ze het slijmvlies tegen gevaarlijke ziekteverwekkers en "zuiveren" ze het systeem van dode cellen en ander vreemd vuil.

Intestinale macrofagen beschikken over speciale mechanismen waardoor ze onderscheid kunnen maken tussen niet-pathogene commensale micro-organismen en gevaarlijke indringers.

Alveolaire macrofagen

Het zijn gespecialiseerde macrofagen die zich in de longblaasjes bevinden, compartimenten met grote omgevingsfluctuaties, voornamelijk gerelateerd aan de partiële zuurstofdruk. Ze zijn een van de weinige celpopulaties die in deze ruimtes worden aangetroffen, naast enkele lymfocyten.

Net als andere macrofagen hebben ze belangrijke functies bij het "reinigen" van apoptotische cellen en ander cellulair afval. Ze zijn ook betrokken bij de zuivering van vervuilende deeltjes die via de luchtwegen binnendringen, en nemen ook deel aan verschillende immunologische processen.

Histiocyten

De term "histiocyt" wordt gewoonlijk gebruikt om te verwijzen naar alle cellen met macrofaagachtige kenmerken en afkomst die in bindweefsel worden aangetroffen.

Dat wil zeggen, het verwijst naar gedifferentieerde cellen die afkomstig zijn van de monocyt / macrofaag-lijnen, inclusief sinusoïdale macrofagen in de milt, alveolaire macrofagen in de longen en Kupffer-cellen in de lever.

Net als de andere soorten macrofagen verdedigen histiocyten het lichaam tegen binnendringende micro-organismen en ongewenste organische of anorganische deeltjes, en ze nemen ook deel aan de presentatie van antigenen aan T-lymfocyten als initiatie van de immuunrespons.

Kupffer-cellen

Ze zijn een type levercel dat is ingedeeld in de groep van residente macrofagen en die gerelateerd zijn aan de cellen van de sinusoïdale voering, wat niets meer is dan een laag cellen die de sinusoïden bedekt, grote vasculaire ruimtes tussen de platen. van hepatocyten die de leverlobben vormen.

Een elektronenmicrofoto van deze cellen zal meerdere cytoplasmatische projecties, veel mitochondria, een gereduceerd endoplasmatisch reticulum, een klein Golgi-complex en veel lysosomen en endosomen onthullen.

Deze worden beschouwd als "migrerende afval" -cellen, aangezien ze geen intercellulaire verbindingen hebben met hun naburige cellen.

Mesangiale cellen

Mesangiale cellen zijn cellen die verblijven in de glomeruli van de nier, de plaatsen in dit orgaan waar bloed wordt gefilterd en urine wordt gesynthetiseerd. Hun belangrijkste functies zijn onder meer de regulering van de bloedstroom en fagocytose, en ze zijn betrokken bij verschillende nierpathologieën.

Ze hebben kenmerken van gemodificeerde gladde spiercellen, aangezien ze een inherente contractiliteit hebben, en in staat zijn om cytokinen te produceren en macromoleculen zoals immuuncomplexen te endocytiseren.

Microgliacellen

Ze vertegenwoordigen 20% van de cellen in het centrale zenuwstelsel en zijn morfologisch, immunofenotypisch en functioneel verwant aan cellen van de monocyt / macrofaag-afstamming.

Ze worden geactiveerd als reactie op een breed scala aan aandoeningen of verwondingen in de hersenen en zijn verantwoordelijk voor de verdediging tegen binnendringende micro-organismen.

Osteoclasten

Osteoclasten zijn cellen die tot botweefsel behoren en die verantwoordelijk zijn voor een proces dat bekend staat als "botresorptie", dat essentieel is voor de homeostase van dit bindweefsel, tijdens en na osteogenese.

Zijn functies zijn gerelateerd aan zijn vermogen om apoptotische of senescente cellen die botweefsel vormen te "hydrolyseren" door de afscheiding van lysosomale enzymen en andere ionen die aan het proces deelnemen.

Kenmerken

Macrofagen zijn zeer plastische cellen die onder meer gespecialiseerd zijn in fagocytose van vreemde stoffen en binnendringende micro-organismen, beschadigde, oude of verouderde cellen en celresten. Er is ook aangetoond dat ze betrokken zijn bij pinocytose.

Bepaalde soorten macrofagen hebben "gespecialiseerde" fagocytische functies, zoals bacteriële fagocytose die optreedt na de herkenning van speciale koolhydraatresiduen op bacteriële celwanden door receptoren op het oppervlak van de macrofaag, bekend als C3.

Naast hun "schildwacht" en "opruiming" -functies, zijn residente macrofagen in staat om acute ontstekingsreacties en vasculaire veranderingen te initiëren door hun associatie met de microvasculatuur.

Tijdens deze ontstekingsreacties worden macrofagen geactiveerd door factoren die worden uitgescheiden door lymfocyten, waardoor ze hun fagocytische capaciteit kunnen vergroten dankzij een soort metamorfose waardoor ze microvilli en lamellipodia (membraanextensies) krijgen.

Sommige soorten macrofagen fagocyteren antigenen en presenteren ze aan lymfocyten, waardoor ze direct betrokken zijn bij de cascades van immuunresponsen. Bovendien scheiden ze speciale factoren uit die de deling van T-lymfocyten, de differentiatie van B-lymfocyten, enz. Stimuleren.

Alveolaire macrofagen zijn het beste voorbeeld voor de "niet-fagocytische" functies van macrofagen, aangezien ze roet, asbest, industriële gasvormige verontreinigingen, sigarettenrook en zelfs katoenvezels kunnen endocyten.

Referenties

1. Cline, M. (1994). Histiocyten en histiocytose. Blood, 84 (4), 2840-2853.
2. Dudek, RW (1950). Histologie met hoge opbrengst (2e ed.). Philadelphia, Pennsylvania: Lippincott Williams & Wilkins.
3. Gartner, L., en Hiatt, J. (2002). Tekst Atlas of Histology (2e ed.). Mexico DF: McGraw-Hill Interamericana Editores.
4. Gehrmann, J., Matsumoto, Y., & Kreutzberg, GW (1995). Microglia: intrinsieke immuuneffectorcel van de hersenen. Brain Research Reviews, 20, 269-287.
5. Gordon, S. (2007). De macrofaag: verleden, heden en toekomst. European Journal of Immunology, 37, 9-17.
6. Hume, DA (2006). Het mononucleaire fagocytensysteem. Current Opinion in Immunology, 18, 49–53.
7. Hussell, T., & Bell, TJ (2014). Alveolaire macrofagen: plasticiteit in een weefselspecifieke context. Nature Reviews Immunology, 1–13.
8. Johnson, K. (1991). Histologie en celbiologie (2e ed.). Baltimore, Maryland: The National Medical Series voor zelfstudie.
9. Kindt, T., Goldsby, R., en Osborne, B. (2007). Kuby's Immunology (6e ed.). Mexico DF: McGraw-Hill Interamericana van Spanje.
10. Kuehnel, W. (2003). Kleurenatlas van cytologie, histologie en microscopische anatomie (4e ed.). New York: Thieme.
11. Liu, G., en Yang, H. (2013). Modulatie van macrofaagactivering en -programmering in immuniteit. Journal of Cellular Physiology, 502-512.
12. Masuya, M., Drake, CJ, Fleming, PA, Reilly, CM, Zeng, H., Hill, WD, … Ogawa, M. (2003). Hematopoietische oorsprong van glomerulaire mesangiale cellen. Blood, 101 (6), 2215-2218.
13. Merien, F. (2016). Een reis met Elie Metchnikoff: van aangeboren celmechanismen in infectieziekten tot kwantumbiologie. Frontiers in Public Health, 4 (125), 1–5.
14. Smith, PD, Smythies, LE, Shen, R., Gliozzi, M., & Wahl, SM (2011). Intestinale macrofagen en reactie op microbiële aantasting. Mucosale immunologie, 4 (1), 32-42.
15. van Furth, R., Cohn, Z., Hirsch, J., Humphrey, J., Spector, W., & Langevoort, H. (1972). Het mononucleaire fagocytensysteem: een nieuwe classificatie van macrofagen, monocyten en hun voorlopercellen. Memoranda, 845-852.
16. VIB Life Sciences Research Institute. (2016). Opgehaald van www.vib.be/en/news/Pages/Macrophages-One-Of-The-Oldest-Immune-Cells-Reveals-Its-Hidden-Beauty-After-A-Century.aspx
17. Wynn, TA, Chawla, A., en Pollard, JW (2013). Macrofaagbiologie in ontwikkeling, homeostase en ziekte. Nature, 496, 445-455.