MONOCYTER: EGENSKAPER, FUNKTIONER, VÄRDEN, SJUKDOMAR - BIOLOGI - 2025

De monocyter är blodkroppar som tillhör en leukocyt subpopulation kallad mononukleära fagocytsystemet. De har ett vanligt ursprung med andra fagocyter i hematopoietiska stamceller. De ansvarar för reglering av medfödd och anpassningsbar immunitet, såväl som vävnadsombyggnad och homeostas.

Det finns två undergrupper av monocyter som skiljer sig i deras funktioner och destinationer, nämligen: 1) en som producerar makrofager efter extravasation från den perifera cirkulationen; 2) en annan som under inflammatoriska tillstånd differentierar till inflammatoriska dendritiska celler.

Källa: Dr Graham Beards

Makrofager är fagocytiska celler bosatta i lymfoida och icke-lymfoida vävnader. De är involverade i stabilitetsvävnadshomeostas genom att eliminera apoptotiska celler. Dessutom har de ett brett utbud av receptorer som känner igen patogener.

Dendritiska celler har för sin del specialiserat sig på bearbetning och presentation av antigener och i att kontrollera responsen från B- och T-celler.

Förutom att försvara mot infektioner kan monocyter bidra till uppkomsten av sjukdomar, såsom åderförkalkning och multipel skleros, eller tvärtom kan de bidra till muskelregenerering efter skada och till nedbrytning av amyloidfibriller i Alzheimers sjukdom.

egenskaper

Monocyter är celler med oregelbunden form. De har en njurformad kärna. De har vesiklar i cytoplasma. Dess diameter sträcker sig från 16 till 24 um. När monocyter är färgade med Wrights fläck verkar deras cytoplasma blåaktig färg.

De härrör från pluripotenta stamceller från benmärgen. Monocyter produceras av flera mellanstadier och stadier inklusive: 1) en vanlig myeloidprogenitor (CMP); 2) en granulocyt-makrofagprogenitor (GMP); 3) makrofag-dendritisk cellprogenitor (MDP).

De har plasticitet eftersom de kan bli makrofager eller dendritiska celler. De blir makrofager när de kommer in i vävnader eller kan differentiera till inflammatoriska dendritiska celler.

Hos människor utgör monocyter 8% av leukocyter och har en halveringstid på 70 timmar, medan hos möss utgör de 4% av leukocyter och har en halveringstid på 17 timmar.

Baserat på uttrycket av kemokinreceptorer är monocyter uppdelade i två huvudgrupper. Hos människor är dessa: CD14 ⁺⁺ CD16 ^- och CD14 ⁺ CD16 ⁺ . I musen är dessa Gr-1 ^hej och Gr-1l ^ow .

Monocytutveckling bestäms av uttrycket av specifika transkriptionsfaktorer, såsom PU.1, och förskjutningsfaktorerna CCAAT, AML-1B, Sp-1, GATA-1 och -2.

Ursprung och utveckling

Nuvarande musbaserade modeller föreslår att monocyter härstammar från benmärgen från hematopoietiska stamceller (HSC), som utvecklas mot bildningen av en granulocyt-makrofag (GMP) stamfader, som är bildar en makrofag-dendritisk cellprogenitor (MDP) och en vanlig monocytprogenitor (cMoP).

I lumen i blodkärl, vid stabilt tillstånd, differentierar cMoP först i LY6C ^hi- celler och sedan till LY6C- ^låga celler . LY6C- ^låga celler från mus (deras mänskliga ekvivalent är CD14 ^låg CD16 ⁺ ), blir blodboende makrofager snarare än monocyter själva och rör sig på ytan av endotellumen.

LY6C- ^låga celler koordinerar stressresponsen i lumen och svarar, via den 7 tollliknande receptorn, på signaler om lokal skada, vilket inducerar rekryteringen av neutrofiler. Detta utlöser nekros av endotelet och följaktligen LY6C- ^låga monocyter rengör cellskräpet.

Mus LY6C ^hi celler (deras humana ekvivalent är CD14 ⁺ ) representerar de "klassiska monocyterna." De rekryteras på platser med inflammation som fungerar som föregångare till perifera mononukleära fagocyter. LY6C ^hi- celler spelar en viktig roll i värdens svar på attacker av patogener, såsom Listeria monocytogenes.

Monocyt-härledda makrofager

Termen makrofag hänvisar till stora fagocytiska monumentala celler. Beroende på vävnaden i vilken de finns, ges makrofager specifika namn.

Makrofager kallas Kupffer-celler i levern, alveolära makrofager i lungorna, histiocyter i bindväv, osteoklaster i ben, mikroglia i hjärnan och Langerhans celler i huden. De är också uppkallad efter organet där det finns, såsom lymfkörtlar, tymus eller endokrina makrofager.

Under stabila förhållanden bibehålls de vävnadsinvesterande makrofagpopulationerna genom deras lokala spridning. När det finns inflammation sker emellertid en snabb rekrytering av prekursorceller till makrofagfacket i respektive vävnad.

Differentieringen av LY6C- ^låga monocyter till makrofag involverar förändringar i uttrycket av gener, som bestämmer de fenotypiska förändringarna och uttrycket av ytantigener associerade med makrofagen. Det finns två typer av makrofager, nämligen: M1-makrofager eller inflammatoriska makrofager; M2-makrofager eller antiinflammatoriska (eller reglerande) makrofager.

M1-makrofager reagerar starkt på invasion av patogener och andra skadliga signaler genom bildandet av proinflammatoriska cytokiner och syntesen av kväveoxid och reaktiva syrearter. M2-makrofager har tolerogena och återställande egenskaper.

Monocyt-härledda dendritiska celler

Klassiska dendritiska celler utvecklas från en makrofag-dendritisk cell (MDP) förfäder, benämnd en preklassisk dendritisk cell. Dendritiska celler bildas av monocyter som vandrar genom endotelet i ablumenal - lumenal riktning. Monocyter i endotelmatrisen utvecklas till makrofager.

Rekrytering av LY6C ^hi- celler sker på platsen för inflammation. De rekryterade LY6C ^hi- cellerna förvandlas till dendritiska celler, som migrerar till lymfkörtlarna. LY6C ^hi- monocyterna omvandlas till CX ₃ CR1 ⁺ D14 ⁺ dendritiska celler . Preklassiska dendritiska celler konverteras till CD103 ⁺ .

När inflammation uppstår i huden genom bestrålning med UV-ljus, kommer monocyterna LY6C ^hi in i överhuden och blir celler med egenskaper hos Langerhans celler. Dessa celler finns också vanligtvis i slemhinnan i vaginala och orala håligheterna.

De dendritiska cellerna i det vaginala epitelet rekonstitueras av föregångande celler i benmärgen. Under inflammatoriska tillstånd återbefolkas de av monocyter LY6C ^hej .

Funktioner

Roll av monocyter vid infektion

Hos friska individer består monocyter i perifert blod av 90% klassiska monocyter (CD14 ⁺⁺ CD16 ⁺⁺ ). De återstående 10% är CD16 ⁺ monocyter (CD14 ⁺⁺ CD16 ⁺ mellanprodukter ) och icke-klassiska monocyter (CD14 ⁺ CD16 ⁺ ).

Under varje infektion eller skada svarar neutrofiler snabbt (inom några timmar). Emellertid modulerar monocyter inflammation genom produktion av cytokiner, såsom IL-1p, IL-6, TNF-a och inducerbart kväveoxidsyntas. Varje typ av monocyt reagerar annorlunda på stimuli.

Till exempel inducerar klassiska monocyter under infektion med Candida albicans Th7-immunsvaret. Medan infektion med Aspergillus fumigatus har klassiska monocyter och CD16 ⁺ liknande fagocytoskapacitet, och klassiska monocyter hämmar könsförgrening.

Under infektionsförhållanden ökar antalet CD16 ⁺ monocyter . Detta har observerats hos gravida kvinnor med malaria (Plasmodium spp.) Och myntfekterats med HIV. Monocyter kan minska antalet parasiter, fagocytisera infekterade erytrocyter via opsonisk eller icke-opsonisk fagocytos.

Emellertid kan monocyter bidra till de allvarliga manifestationerna av malaria, vilket påverkar värdens fysiologiska funktioner och leder till uppkomsten av patologier. Monocyter, dendritiska celler och makrofager spelar också en kritisk roll i patogenesen av HIV.

Roll av monocyter vid angiogenes och aterogenes

Monocyter ackumuleras i väggen hos växande kärl, vilket tyder på att de bidrar till aterogenes. De bildar inte vaskulära nätverk, men de efterliknar endotelceller, med vilka de delar fenotypiska egenskaper och ytmarkörer.

När monocyter i perifer cirkulation migrerar från det vaskulära till det extravaskulära facket mognar de till makrofager. Specifikt har M2-makrofager proangiogena funktioner: de främjar vaskulär ombyggnad under vävnadsreparation.

Ett kännetecken för bildandet av aterosklerotisk plack är ansamlingen av lipoproteiner i den intima regionen i artären, som åtföljs av rekryteringen av monocyter från cirkulationen.

Monocyter migrerar till det subendoteliala utrymmet och interagerar med komponenter i den extracellulära matrisen, såsom kollagen I, huvudkomponenten i artärväggen. En stark interaktion upprättas mellan den extracellulära matrisen och monocyterna.

Lipoproteiner med låg densitet (LDL), kvarhållna av proteoglykaner i den extracellulära matrisen, fångas av makrofager. Matrismetalloproteinaser (MMP) är viktiga för ateroklerotisk plackbildning. Makrofager ansvarar för att producera urokinas som aktiverar MMP: er.

Roll av monocyter vid inflammation

Monocytundersättningar markerar många inflammatoriska tillstånd, såsom akut hjärtinfarkt, stroke, sepsis, reumatoid artrit, HIV och hemodialys. Till exempel har patienter med hjärtinfarkt och ventrikulär aneurysm många fler monocyter än individer utan dessa patologier.

Monocyter och makrofager är den viktigaste källan till cytokiner, som fungerar som intercellulära budbärare, och reglerar cellproliferation, differentiering och migration. De viktigaste cytokinerna som är involverade i hjärtsvikt är tumornekrosfaktor (TNF) och interleukin IL6.

En studie av inflammatoriska processer hos patienter med hjärtsvikt visade att TNF, TNFR1 och TNFR2 är prediktorer för dödlighet i den studerade populationen. IL6 är inte en markör för inflammation, men har en direkt skadlig effekt på myokardiet.

Terapeutisk modulering av cytokinsystemet i kliniska studier har inte lyckats hos människor. En annan strategi består av användningen av carvedilol, en icke-selektiv beta-adrenoreceptor-antagonist, vilket minskar produktionen av TNF med monocyter.

Fenofibrat, ett derivat av fibronsyra, hämmar signifikant frisättningen av monocyt-härledda cytokiner, såsom IL1, IL6 och MCP-1.

Monocytnivåer i blodet

Kvantitativ analys av de olika typerna av leukocyter i blodet indikerar följande normala värden: bandformer (neutrofila granulocyter), 3-5%; segmenterade (neutrofila granulocyter), 40–75%; eosinofiler (granulocyter), 2–4%; basofiler (granulocyter), 0–1%; lymfocyter, 25–40%; monocyter, 2–8%.

Det normala antalet monocyter i blodet är mellan 0 och 800 celler / | il, och det normala medelvärdet är 300 celler / | al (0,3 x 10 ⁹ celler / L). Kroniska inflammatoriska processer är associerade med monocytos, vilket är en ökning av antalet monocyter. Det absoluta värdet överstiger 800 celler / | il (> 0,8 x 10 ⁹ celler / L).

Vissa störningar associerade med monocytos är inflammatoriska sjukdomar, såsom tuberkulos, syfilis och subkutan bakteriell endokardit, granulomatos / autoimmun, systemisk lupus erimatous, reumatoid artrit och temporär arterit.

Maligna störningar som orsakar monocytos inkluderar preleukemi, nymfocytisk leukemi, histiocytos, Hodgkins sjukdom, icke-Hodgkins lymfom och karcinom.

Monocytopeni är en reduktion av antalet monocyter (mindre än 200 celler / | il; 0,2 x 10 ⁹ celler / L). Det förekommer som svar på stress, endotoxemi och efter administrering av glukokortikoider, interferon-alfa och TNF-alfa.

Vissa störningar associerade med monocytopeni är kronisk lymfocytisk leukemi, cyklisk neutropeni och allvarlig termisk skada.

Relaterade sjukdomar: cancer

Monocyter, förutom att ha en viktig roll i det medfödda immunsystemet för att försvara värden från patogena mikrober, deltar också i patogenesen och utvecklingen av sjukdomar såsom åderförkalkning, multipel skleros och tumörmetastas.

Inflammatoriska M1-makrofager är involverade i eliminering av onödiga tumörceller, men M2-tumörassocierade makrofager (TAM) kan hämma antitumörresponsen, öka tumörtillväxten och främja metastas.

På grund av detta är förekomsten och mängden av TAM korrelerad med en dålig livslängd för patienten. Hos möss i vilka mjälten har tagits bort visar de en minskning av antalet TAM, varför reducerad tumörtillväxt och metastas observeras.

Inom tumörens hypoxiska miljö påverkas TAM starkt av utsöndring av signalmolekyler, immunsystemets celler och tumörceller. Invasiva TAM producerar tillväxtfaktorer såsom EGF, som främjar tumörtillväxt.

Dessutom producerar TAM faktorer som VEGF, som främjar blodkärlstillväxt och metastaser. En annan faktor som produceras av TAM är VEGFR1, som är involverad i bildandet av en premetastatisk nisch.

referenser

1. Abbas, AK, Lichtman, AH, Pillai, S. 2017. Cellulär och molekylär immunologi. Elsevier, Amsterdam.
2. Auffray, C., Sieweke, MH, Geissmann, F. 1009. Blodmonocyter: utveckling, heterogenitet och relation med dendritiska celler. Årlig granskning av immunologi, 27, 669–92.
3. Delves, PJ, Martin, SJ, Burton, DR, Roitt, IM 2017. Roitt's essential immunology. Wiley, Chichester.
4. Eales, L.-J. 2003. Immunologi för livsforskare. Wiley, Chichester.
5. Fraser, IP, Ezekowitz, AB 2001. Monocyter och makrofager. I: Austen, KF, Frank, MM, Atkinson, JP, Cantor, H., eds. Samters immunologiska sjukdomar, bind I. Lippincott Williams & Wilkins förlag.
6. Geissmann, F., Manz, MG, Jung, S., Sieweke, MH, Merad, M, Ley, K. 2010. Utveckling av monocyter, makrofager och dendritiska celler. Science, 327, 656-661.
7. Hoffman, R., Benz, EJ, Jr., Silberstein, LE, Heslop, H., Weitz, JI, Anastasi, J., Salama, m. E., Abutalib, SA 2017. Hematologi: grundläggande principer och praxis. Elsevier, Amsterdam.
8. Karlmark, KR, Tacke, F., Dunay, IR 2012. Monocyter i hälsa och sjukdomar - mini review. European Journal of Microbiology and Immunology 2, 97-102.
9. Lameijer, MA, Tang, J., Nahrendorf, M., Beelen, RHJ, Mulder, WJM 2013. Monocyter och makrofager som nanomedicinala mål för förbättrad diagnos och behandling av sjukdom. Expertrecensioner inom molekylär diagnostik, 13, 567–580.
10. Lameijer, M., Tang, J., Nahrendorf, M., Mulder, WJM 2013. Monocyter och makrofager som nanomedicinala mål för förbättrad diagnos och behandling av sjukdomar. Expertrecension Molecular Diagnostic, 13, 567–580.
11. Lazarus, HM, Schmaier, AH 2019. Kortfattad guide till hematologi. Springer, Cham.
12. Lichtman, MA, Kaushansky, K., Prchal, JT, Levi, MM, Burns, LJ, Armitage, JO 2017. Manual of Hematology. Mc Graw Hill, New York.
13. Löffler, H., Rastetter, J., Haferlach, T. 2000. Atlas of clinical hematology. Springer, Berlin.
14. Longo, DL 2010. Harrisons hematologi och onkologi. McGraw-Hill, New York.
15. Murphy, K., Weaver, C. 2016. Janeways immunobiologi. Garland Science, New York.
16. Østerud, B., Bjørklid, E. 2003. Roll av monocyter vid aterogenes. Physiology Review, 83, 1069-1112.
17. Parham, P. 2014. Immunsystemet. Garland Science, New York.
18. Paul, WE 2012. Grundläggande immunologi. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia.
19. Richards, DM, Hettinger, J., Feuerer, M. 2013. Monocyter och makrofager i cancer: utveckling och funktioner. Cancer Microen Environment, 6, 179–191.
20. Wrigley, BJ, Lip, GYL, Shantsila, E. 2011. Monocyters och inflammations roll i hjärtsviktens patofysiologi. European Journal of Heart Failure, 13, 1161–1171.
21. Yona, S., Jung, S. 2009. Monocyter: undergrupper, ursprung, öde och funktioner. Aktuellt yttrande i hematologi. DOI: 10.1097 / MOH.0b013e3283324f80.