MONOCYTEN: KENMERKEN, FUNCTIES, WAARDEN, ZIEKTEN - BIOLOGIE - 2026

De monocyten zijn bloedcellen die behoren tot een leukocytensubpopulatie die mononucleair fagocytensysteem wordt genoemd. Ze hebben een gemeenschappelijke oorsprong met andere fagocyten in hematopoëtische stamcellen. Ze zijn verantwoordelijk voor de regulering van aangeboren en adaptieve immuniteit, evenals voor het hermodelleren van weefsel en homeostase.

Er zijn twee subgroepen van monocyten die verschillen in hun functies en bestemmingen, namelijk: 1) een die macrofagen produceert na extravasatie uit de perifere circulatie; 2) een andere die, onder inflammatoire omstandigheden, differentieert in inflammatoire dendritische cellen.

Bron: Dr Graham Beards

Macrofagen zijn fagocytische cellen die aanwezig zijn in lymfoïde en niet-lymfoïde weefsels. Ze zijn betrokken bij steady-state weefselhomeostase door apoptotische cellen te elimineren. Bovendien bezitten ze een breed scala aan receptoren die ziekteverwekkers herkennen.

Van hun kant zijn dendritische cellen gespecialiseerd in de verwerking en presentatie van antigenen en in het beheersen van de respons van B- en T-cellen.

Naast bescherming tegen infecties kunnen monocyten bijdragen aan de ontwikkeling van ziekten, zoals atherosclerose en multiple sclerose, of, omgekeerd, kunnen ze bijdragen aan spierregeneratie na beschadiging en aan de afbraak van amyloïde fibrillen in Ziekte van Alzheimer.

kenmerken

Monocyten zijn cellen met een onregelmatige vorm. Ze hebben een niervormige kern. Ze hebben blaasjes in het cytoplasma. De diameter varieert van 16 tot 24 µm. Wanneer monocyten worden gekleurd met Wright's kleurstof, lijkt hun cytoplasma blauwachtig van kleur.

Ze zijn afgeleid van pluripotente stamcellen uit het beenmerg. Monocyten worden geproduceerd door verschillende tussenstadia en stadia, waaronder: 1) een gemeenschappelijke myeloïde voorlopercellen (CMP); 2) een granulocyt-macrofaagvoorloper (GMP); 3) de macrofaag-dendritische celvoorloper (MDP).

Ze hebben plasticiteit omdat ze macrofagen of dendritische cellen kunnen worden. Ze worden macrofagen wanneer ze weefsels binnendringen of kunnen differentiëren tot inflammatoire dendritische cellen.

Bij mensen vormen monocyten 8% van de leukocyten en hebben ze een halfwaardetijd van 70 uur, terwijl ze bij muizen 4% van de leukocyten uitmaken en een halfwaardetijd hebben van 17 uur.

Op basis van de expressie van chemokinereceptoren zijn monocyten verdeeld in twee hoofdgroepen. Bij mensen zijn dit: CD14 ⁺⁺ CD16 ^- en CD14 ⁺ CD16 ⁺ . Bij de muis zijn dit Gr-1 ^hi en Gr-1l ^ow .

De ontwikkeling van monocyten wordt bepaald door de expressie van specifieke transcriptiefactoren, zoals PU.1, en de verplaatsingsfactoren CCAAT, AML-1B, Sp-1, GATA-1 en -2.

Oorsprong en ontwikkeling

De huidige muismodellen stellen voor dat monocyten in het beenmerg ontstaan ​​uit hematopoëtische stamcellen (HSC), die evolueren naar de vorming van een granulocyt-macrofaag (GMP) voorlopercellen, die vormt een macrofaag-dendritische celvoorloper (MDP) en een gemeenschappelijke monocytvoorloper (cMoP).

In het lumen van bloedvaten, in stabiele toestand, differentieert cMoP eerst in LY6C- ^hi- cellen en vervolgens in LY6C- ^lage- cellen . Muis LY6C ^lage cellen (hun menselijke equivalent is CD14 ^laag CD16 ⁺ ), worden in het bloed levende macrofagen in plaats van zelf monocyten, en bewegen zich op het oppervlak van het endotheliale lumen.

LY6C ^lage cellen coördineren de stressrespons in het lumen en reageren via de 7 Toll-like receptor op signalen van lokale schade, waardoor ze neutrofielen rekruteren. Dit veroorzaakt necrose van het endotheel en bijgevolg reinigen LY6C- ^lage monocyten het celresten.

Muis LY6C ^hi- cellen (hun menselijke equivalent is CD14 ⁺ ) vertegenwoordigen de "klassieke monocyten." Ze worden gerekruteerd op ontstekingsplaatsen die als voorlopers van perifere mononucleaire fagocyten fungeren. LY6C ^hi- cellen spelen een belangrijke rol in de reactie van de gastheer op aanvallen van pathogenen, zoals Listeria monocytogenes.

Van monocyten afkomstige macrofagen

De term macrofaag verwijst naar grote fagocytische monumentale cellen. Afhankelijk van het weefsel waarin ze worden aangetroffen, krijgen macrofagen specifieke namen.

Macrofagen worden Kupffer-cellen in de lever genoemd, alveolaire macrofagen in de longen, histiocyten in bindweefsel, osteoclasten in botten, microglia in de hersenen en Langerhans-cellen in de huid. Ze zijn ook genoemd naar het orgaan waar het wordt aangetroffen, zoals lymfeknoop, thymus of endocriene macrofagen.

Onder steady-state-omstandigheden worden de weefsel-residente macrofaagpopulaties in stand gehouden door hun lokale proliferatie. Wanneer er echter een ontsteking is, vindt een snelle rekrutering van voorlopercellen plaats in het macrofaagcompartiment van het respectievelijke weefsel.

De differentiatie van LY6C- ^lage monocyten tot macrofaag omvat veranderingen in de expressie van genen, die de fenotypische veranderingen en de expressie van oppervlakteantigenen die met de macrofaag geassocieerd zijn, bepalen. Er zijn twee soorten macrofagen, namelijk: M1-macrofagen of inflammatoire macrofagen; M2-macrofagen of ontstekingsremmende (of regulerende) macrofagen.

M1-macrofagen reageren sterk op invasie door pathogenen en andere schadelijke signalen door de vorming van pro-inflammatoire cytokinen en de synthese van stikstofmonoxide en reactieve zuurstofsoorten. M2-macrofagen hebben tolerogene en herstellende eigenschappen.

Van monocyten afgeleide dendritische cellen

Klassieke dendritische cellen ontwikkelen zich uit een macrofaag-dendritische cel (MDP) -voorloper, een preklassieke dendritische cel genoemd. Dendritische cellen worden gevormd uit monocyten die door het endotheel migreren in de ablumenale - lumenale richting. Monocyten in de endotheliale matrix ontwikkelen zich tot macrofagen.

De rekrutering van LY6C ^hi- cellen vindt plaats op de plaats van ontsteking. De gerekruteerde LY6C ^hi- cellen transformeren in dendritische cellen, die naar de lymfeklieren migreren. De LY6C ^hi- monocyten worden omgezet in CX ₃ CR1 ⁺ D14 ⁺ dendritische cellen . Preclassic dendritische cellen worden omgezet in CD103 ⁺ .

Wanneer een ontsteking in de huid optreedt door bestraling met UV-licht, komen de monocyten LY6C ^hi de epidermis binnen en worden ze cellen met kenmerken van Langerhans-cellen. Deze cellen worden meestal ook gevonden in de slijmvliesepitheellijn van de vaginale en mondholte.

De dendritische cellen van het vaginale epitheel worden gereconstitueerd door precursorcellen van het beenmerg. Onder inflammatoire omstandigheden worden ze opnieuw bevolkt door monocyten LY6C ^hi .

Kenmerken

De rol van monocyten bij infectie

Bij gezonde individuen bestaan ​​monocyten in perifeer bloed voor 90% uit klassieke monocyten (CD14 ⁺⁺ CD16 ⁺⁺ ). De overige 10% zijn CD16 ⁺ monocyten (CD14 ⁺⁺ CD16 ⁺ tussenproducten ) en niet-klassieke monocyten (CD14 ⁺ CD16 ⁺ ).

Tijdens elke infectie of verwonding reageren neutrofielen snel (binnen enkele uren). Monocyten moduleren echter de ontsteking door de productie van cytokinen, zoals IL-1β, IL-6, TNF-α en induceerbare stikstofoxidesynthase. Elk type monocyt reageert anders op stimuli.

Tijdens infectie met Candida albicans bijvoorbeeld, induceren klassieke monocyten de Th7-immuunrespons. Terwijl bij infectie met Aspergillus fumigatus klassieke monocyten en CD16 ⁺ vergelijkbare fagocytosecapaciteiten hebben, en klassieke monocyten de kieming van conidia remmen.

Onder infectieomstandigheden neemt het aantal CD16 ⁺ -monocyten toe. Dit is waargenomen bij zwangere vrouwen met malaria (Plasmodium spp.) En gelijktijdig besmet met HIV. Monocyten kunnen het aantal parasieten verminderen door geïnfecteerde erytrocyten te fagocytiseren via opsonische of niet-opsonische fagocytose.

Monocyten kunnen echter bijdragen aan de ernstige manifestaties van malaria, die de fysiologische functies van de gastheer beïnvloeden en leiden tot het optreden van pathologieën. Monocyten, dendritische cellen en macrofagen spelen ook een cruciale rol bij de pathogenese van HIV.

De rol van monocyten bij angiogenese en atherogenese

Monocyten hopen zich op in de wand van groeiende bloedvaten, wat suggereert dat ze bijdragen aan atherogenese. Ze vormen geen vasculaire netwerken, maar bootsen endotheelcellen na, waarmee ze fenotypische kenmerken en oppervlaktemarkers delen.

Wanneer monocyten in de perifere circulatie migreren van het vasculaire naar het extravasculaire compartiment, rijpen ze uit tot macrofagen. Concreet bezitten M2-macrofagen proangiogene functies: ze bevorderen vasculaire remodellering tijdens weefselherstel.

Een kenmerk van de vorming van atherosclerotische plaque is de ophoping van lipoproteïnen in het intima-gebied van de slagader, wat gepaard gaat met de rekrutering van monocyten uit de bloedsomloop.

Monocyten migreren naar de subendotheliale ruimte en interageren met componenten van de extracellulaire matrix, zoals collageen I, het hoofdbestanddeel van de wand van de slagaders. Er wordt een sterke interactie tot stand gebracht tussen de extracellulaire matrix en monocyten.

Lipoproteïnen met lage dichtheid (LDL), vastgehouden door proteoglycanen in de extracellulaire matrix, worden opgevangen door macrofagen. Matrix metalloproteïnases (MMP's) zijn belangrijk voor atheroclerotische plaquevorming. Macrofagen zijn verantwoordelijk voor het produceren van urokinase dat MMP's activeert.

De rol van monocyten bij ontstekingen

Monocyt subsets markers van vele inflammatoire aandoeningen, zoals acuut myocardinfarct, beroerte, sepsis, reumatoïde artritis, HIV en hemodialyse. Patiënten met een hartinfarct en een ventriculair aneurysma hebben bijvoorbeeld veel meer monocyten dan personen zonder deze pathologieën.

Monocyten en macrofagen zijn de belangrijkste bron van cytokinen, die dienen als intercellulaire boodschappers en celproliferatie, differentiatie en migratie reguleren. De belangrijkste cytokines die betrokken zijn bij hartfalen zijn tumornecrosefactor (TNF) en interleukine IL6.

Een onderzoek naar ontstekingsprocessen bij patiënten met hartfalen toonde aan dat TNF, TNFR1 en TNFR2 voorspellers zijn van mortaliteit in de bestudeerde populatie. IL6 is geen marker van ontsteking, maar heeft een direct schadelijk effect op het myocardium.

Therapeutische modulatie van het cytokinesysteem in klinische onderzoeken was niet succesvol bij mensen. Een andere strategie bestaat uit het gebruik van carvedilol, een niet-selectieve bèta-adrenoreceptorantagonist, die de productie van TNF door monocyten vermindert.

Fenofibraat, een derivaat van fibrinezuur, remt significant de afgifte van van monocyten afgeleide cytokinen, zoals IL1, IL6 en MCP-1.

Monocyteniveaus in het bloed

Kwantitatieve analyse van de verschillende soorten leukocyten in het bloed geeft de volgende normale waarden aan: bandvormen (neutrofiele granulocyten), 3–5%; gesegmenteerd (neutrofiele granulocyten), 40-75%; eosinofielen (granulocyten), 2–4%; basofielen (granulocyten), 0–1%; lymfocyten, 25-40%; monocyten, 2-8%.

Het normale aantal monocyten in het bloed ligt tussen 0 en 800 cellen / µl, en de normale gemiddelde waarde is 300 cellen / µl (0,3 x ¹⁰⁹ cellen / l). Chronische ontstekingsprocessen zijn geassocieerd met monocytose, wat een toename is van het aantal monocyten. De absolute waarde is hoger dan 800 cellen / µl (> 0,8 x ¹⁰⁹ cellen / l).

Sommige aandoeningen geassocieerd met monocytose zijn ontstekingsziekten, zoals tuberculose, syfilis en subcutane bacteriële endocarditis, granulomatose / auto-immuunziekte, systemische lupus erimatous, reumatoïde artritis en temporale arteritis.

Kwaadaardige aandoeningen die monocytose veroorzaken, zijn onder meer preleukemie, nymfatische leukemie, histiocytose, de ziekte van Hodgkin, non-Hodgkin-lymfoom en carcinomen.

Monocytopenie is een vermindering van het aantal monocyten (minder dan 200 cellen / µl; 0,2 x ¹⁰⁹ cellen / l). Het treedt op als reactie op stress, endotoxemie en na toediening van glucocorticoïden, interferon-alfa en TNF-alfa.

Sommige aandoeningen geassocieerd met monocytopenie zijn chronische lymfatische leukemie, cyclische neutropenie en ernstige thermische schade.

Gerelateerde ziekten: kanker

Monocyten spelen niet alleen een belangrijke rol in het aangeboren immuunsysteem om de gastheer te beschermen tegen pathogene microben, maar nemen ook deel aan de pathogenese en progressie van ziekten zoals atherosclerose, multiple sclerose en tumormetastase.

Inflammatoire M1-macrofagen zijn betrokken bij de eliminatie van onnodige tumorcellen, maar tumor-geassocieerde macrofagen (TAM) M2 kunnen de antitumorrespons remmen, de tumorgroei verhogen en metastase bevorderen.

Hierdoor is de aanwezigheid en hoeveelheid van TAM gecorreleerd met een slechte levensverwachting voor de patiënt. Bij muizen waarbij de milt is verwijderd, vertonen ze een vermindering van het aantal TAM's, waardoor verminderde tumorgroei en metastase worden waargenomen.

Binnen de hypoxische omgeving van de tumor wordt TAM sterk beïnvloed door de afscheiding van signaalmoleculen, cellen van het immuunsysteem en tumorcellen. Invasieve TAM's produceren groeifactoren zoals EGF, die tumorgroei bevorderen.

Bovendien produceert TAM factoren zoals VEGF, die de groei en metastase van bloedvaten bevorderen. Een andere factor die door TAM wordt geproduceerd, is VEGFR1, dat betrokken is bij de vorming van een premetastatische niche.

Referenties

1. Abbas, AK, Lichtman, AH, Pillai, S. 2017. Cellulaire en moleculaire immunologie. Elsevier, Amsterdam.
2. Auffray, C., Sieweke, MH, Geissmann, F. 1009. Bloedmonocyten: ontwikkeling, heterogeniteit en relatie met dendritische cellen. Annual Review of Immunology, 27, 669–92.
3. Delves, PJ, Martin, SJ, Burton, DR, Roitt, IM 2017. Roitt's essentiële immunologie. Wiley, Chichester.
4. Eales, L.-J. 2003. Immunologie voor levenswetenschappers. Wiley, Chichester.
5. Fraser, IP, Ezekowitz, AB 2001. Monocyten en macrofagen. In: Austen, KF, Frank, MM, Atkinson, JP, Cantor, H., eds. Samter's immunologische ziekten, deel I. Lippincott Williams & Wilkins Publishers.
6. Geissmann, F., Manz, MG, Jung, S., Sieweke, MH, Merad, M, Ley, K. 2010. Ontwikkeling van monocyten, macrofagen en dendritische cellen. Science, 327, 656-661.
7. Hoffman, R., Benz, EJ, Jr., Silberstein, LE, Heslop, H., Weitz, JI, Anastasi, J., Salama, m. E., Abutalib, SA 2017. Hematologie: basisprincipes en praktijk. Elsevier, Amsterdam.
8. Karlmark, KR, Tacke, F., Dunay, IR 2012. Monocyten in gezondheid en ziekte - mini-review. European Journal of Microbiology and Immunology 2, 97-102.
9. Lameijer, MA, Tang, J., Nahrendorf, M., Beelen, RHJ, Mulder, WJM 2013. Monocyten en macrofagen als nanomedicinale doelen voor verbeterde diagnose en behandeling van ziekten. Expert beoordelingen in moleculaire diagnostiek, 13, 567-580.
10. Lameijer, M., Tang, J., Nahrendorf, M., Mulder, WJM 2013. Monocyten en macrofagen als nanomedicinale doelen voor verbeterde diagnose en behandeling van ziekten. Expert Review Molecular Diagnostic, 13, 567-580.
11. Lazarus, HM, Schmaier, AH 2019. Beknopte gids voor hematologie. Springer, Cham.
12. Lichtman, MA, Kaushansky, K., Prchal, JT, Levi, MM, Burns, LJ, Armitage, JO 2017. Handleiding voor hematologie. Mc Graw Hill, New York.
13. Löffler, H., Rastetter, J., Haferlach, T. 2000. Atlas van klinische hematologie. Springer, Berlijn.
14. Longo, DL 2010. Harrison's hematologie en oncologie. McGraw-Hill, New York.
15. Murphy, K., Weaver, C. 2016. De immunobiologie van Janeway. Garland Science, New York.
16. Østerud, B., Bjørklid, E. 2003. De rol van monocyten bij atherogenese. Physiology Review, 83, 1069-1112.
17. Parham, P. 2014. Het immuunsysteem. Garland Science, New York.
18. Paul, WE 2012. Fundamentele immunologie. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia.
19. Richards, DM, Hettinger, J., Feuerer, M. 2013. Monocyten en macrofagen bij kanker: ontwikkeling en functies. Cancer Micro-environment, 6, 179-191.
20. Wrigley, BJ, Lip, GYL, Shantsila, E. 2011. De rol van monocyten en ontstekingen in de pathofysiologie van hartfalen. European Journal of Heart Failure, 13, 1161-1171.
21. Yona, S., Jung, S. 2009. Monocyten: subsets, oorsprong, lot en functies. Huidige mening in hematologie. DOI: 10.1097 / MOH.0b013e3283324f80.