Trattamento con macrofagi. Sistema dei macrofagi

Trattamento con macrofagi.  Sistema dei macrofagi

Dushkin Mikhail Ivanovich – Dottore in scienze mediche, professore, capo del laboratorio di meccanismi cellulari molecolari delle malattie terapeutiche presso l'Istituto di terapia del ramo siberiano dell'Accademia russa delle scienze mediche (Novosibirsk).
Autore e coautore di oltre 100 articoli scientifici e 3 brevetti.

Centotrenta anni fa, uno straordinario esploratore russo I.I. Mechnikov Negli esperimenti sulle larve di stelle marine dello Stretto di Messina, fece una scoperta sorprendente che cambiò radicalmente non solo la vita del futuro premio Nobel, ma capovolse anche le idee allora sul sistema immunitario.

Inserendo una spina rosa nel corpo trasparente della larva, lo scienziato scoprì che la scheggia era circondata e attaccata da grandi cellule ameboidi. E se il corpo estraneo era piccolo, queste cellule erranti, che Mechnikov chiamava fagociti(dal greco Φάγος - divoratore), poteva assorbire completamente l'alieno.

Per molti anni si è creduto che i fagociti svolgessero “funzioni” nell’organismo. Tuttavia, le ricerche degli ultimi anni hanno dimostrato che, a causa della loro enorme plasticità funzionale, queste cellule sono coinvolte anche in numerosi processi metabolici, immunologici e infiammatori, sia normali che patologici. Ciò rende i fagociti un obiettivo promettente nello sviluppo di strategie di trattamento per una serie di gravi malattie umane.

Mobile cellule del sistema immunitario– fagociti o macrofagi, sono presenti in quasi tutti i tessuti del corpo. .

A seconda del loro microambiente, i macrofagi tissutali possono svolgere varie funzioni specializzate. Ad esempio, i macrofagi del tessuto osseo - osteoclasti, rimuovere anche l'idrossiapatite di calcio dall'osso. Se questa funzione è insufficiente, si sviluppa la malattia del marmo: l'osso diventa eccessivamente compattato e allo stesso tempo fragile.

Ma forse la proprietà più sorprendente dei macrofagi si è rivelata la loro enorme plasticità, cioè la capacità di modificare il loro programma trascrizionale (“accendere” determinati geni) e il loro aspetto (fenotipo). La conseguenza di questa caratteristica è l'elevata eterogeneità della popolazione cellulare dei macrofagi, tra cui non esistono solo cellule “aggressive” che difendono l'organismo ospite; ma anche cellule con funzione “polare”, responsabili dei processi di ripristino “pacifico” dei tessuti danneggiati.

"ANTENNE" LIPIDICHE

Il macrofago deve il suo potenziale “dai molti volti” all'insolita organizzazione del materiale genetico – il cosiddetto cromatina aperta. Questa variante non completamente studiata della struttura del genoma cellulare fornisce un rapido cambiamento nel livello di espressione(attività) dei geni in risposta a vari stimoli.

Lo svolgimento di una particolare funzione da parte di un macrofago dipende dalla natura degli stimoli che riceve. Se lo stimolo viene riconosciuto come "estraneo", si verifica l'attivazione di quei geni (e, di conseguenza, delle funzioni) del macrofago che mirano a distruggere l'"alieno". Tuttavia, il macrofago può anche essere attivato segnalando molecole del corpo stesso, che inducono questa cellula immunitaria a partecipare all'organizzazione e alla regolazione del metabolismo. Pertanto, in condizioni di “tempo di pace”, cioè in assenza di un agente patogeno e del processo infiammatorio da esso causato, i macrofagi partecipano alla regolazione dell’espressione dei geni responsabili.

L'integrazione tra le direzioni "pacifiche" e "militari" reciprocamente esclusive del lavoro dei macrofagi viene effettuata modificando l'attività dei recettori nel nucleo cellulare, che sono un gruppo speciale di proteine ​​regolatrici.

Tra questi recettori nucleari meritano una menzione speciale i cosiddetti sensori lipidici, cioè proteine ​​capaci di interagire con i lipidi (ad esempio acidi grassi ossidati o derivati ​​del colesterolo) (Smirnov, 2009). L’interruzione di queste proteine ​​regolatrici sensibili ai lipidi nei macrofagi può causare disturbi metabolici sistemici. Ad esempio, una carenza nei macrofagi di uno di questi recettori nucleari, designato come PPAR-gamma, porta allo sviluppo del diabete di tipo 2 e ad uno squilibrio del metabolismo dei lipidi e dei carboidrati in tutto il corpo.

Ecco come appaiono al microscopio a fluorescenza un macrofago (in alto)/cellule di schiuma (in basso) ottenuti introducendo un polisaccaride batterico. Le inclusioni lipidiche verdi, colorate con un colorante speciale, possono occupare più della metà del citoplasma cellulare.

METAMORFOSI CELLULARE

Nell’eterogenea comunità dei macrofagi, in base alle caratteristiche di base che ne determinano le funzioni fondamentali, si distinguono tre principali sottopopolazioni cellulari: i macrofagi M1, M2 E Mox, che sono coinvolti, rispettivamente, nei processi dei tessuti danneggiati, così come nel corpo dallo stress ossidativo.

Macrofago "classico". M1è formato da una cellula precursore ( monociti) sotto l'influenza di una cascata di segnali intracellulari innescati dopo il riconoscimento di un agente infettivo mediante recettori speciali situati sulla superficie cellulare.

Educazione del "Mangiatore" M1 avviene a seguito di una potente attivazione del genoma, accompagnata dall'attivazione della sintesi di oltre un centinaio di proteine ​​- le cosiddette fattori infiammatori. Questi includono enzimi che promuovono la generazione di radicali liberi dell'ossigeno; proteine ​​che attirano altre cellule del sistema immunitario nel sito dell'infiammazione, nonché proteine ​​che possono distruggere la membrana batterica; citochine infiammatorie– sostanze che hanno la proprietà di attivare le cellule immunitarie e hanno un effetto tossico sul resto dell’ambiente cellulare. Attivato nella cella fagocitosi e il macrofago inizia a distruggere e digerire attivamente tutto ciò che incontra (Shvarts, Svistelnik, 2012). Ecco come appare un focus di infiammazione.

Tuttavia, già nelle fasi iniziali del processo infiammatorio, i macrofagi M1 inizia a secernere attivamente e sostanze antinfiammatorie– molecole lipidiche a basso peso molecolare. Questi segnali di “secondo livello” iniziano ad attivare i suddetti sensori lipidici in nuovi monociti “reclute” che arrivano nel sito dell’infiammazione. All'interno della cellula viene innescata una catena di eventi, a seguito della quale un segnale di attivazione viene inviato ad alcune sezioni regolatrici del DNA, migliorando l'espressione dei geni responsabili dell'armonizzazione del metabolismo e allo stesso tempo sopprimendo l'attività “proinfiammatoria” (cioè, provocando infiammazione) geni (Dushkin, 2012).

Quindi, come risultato dell'attivazione alternativa, si formano i macrofagi M2, che completano il processo infiammatorio e favoriscono il ripristino dei tessuti. Popolazione M2 i macrofagi possono, a loro volta, essere suddivisi in gruppi a seconda della loro specializzazione: ; , così come il tessuto connettivo.

Un altro gruppo di macrofagi - Muschio, si forma nelle condizioni del cosiddetto lo stress ossidativo quando aumenta il rischio di danni ai tessuti da parte dei radicali liberi. Ad esempio, i muschi costituiscono circa un terzo di tutti i macrofagi nella placca aterosclerotica. Queste cellule immunitarie non solo sono resistenti ai fattori dannosi stessi, ma partecipano anche alla difesa antiossidante del corpo (Gui et al., 2012).

KAMIKAZE SCHIUMOSO

Una delle metamorfosi più intriganti di un macrofago è la sua trasformazione nel cosiddetto cella di schiuma. Tali cellule sono state trovate nelle placche aterosclerotiche e hanno preso il nome dal loro aspetto specifico: . In sostanza, una cellula schiumosa è lo stesso macrofago M1, ma traboccante di inclusioni grasse, costituite principalmente da composti insolubili in acqua di colesterolo e acidi grassi.
A seconda del loro microambiente, i macrofagi possono cambiare radicalmente il loro fenotipo, svolgendo ogni volta funzioni letteralmente “polari”. I macrofagi M1 proteggono il corpo dagli agenti infettivi, M2 supervisionano i processi di ripristino dei tessuti danneggiati e i macrofagi Mox partecipano alla difesa antiossidante del corpo.

È stata avanzata un'ipotesi, che è stata generalmente accettata, che. Tuttavia, si è successivamente scoperto che l'accumulo di lipidi e un aumento drammatico (decine di volte!) della velocità di sintesi di un certo numero di lipidi nei macrofagi possono essere provocati sperimentalmente dalla sola infiammazione, senza alcuna partecipazione di lipoproteine ​​​​a bassa densità ( Duškin, 2012).

I macrofagi si formano da cellule precursori (monociti) già nelle primissime ore dell'infiammazione causata da un determinato stimolo (ad esempio un batterio). I macrofagi M1 e le cellule schiumose iniziano a produrre fattori proinfiammatori e metaboliti dell’ossigeno e catturano attivamente molecole “estranee”. Nei giorni 1-3 del processo infiammatorio, le cellule schiumose iniziano a secernere fattori antinfiammatori che attivano i sensori lipidici dei monociti che migrano dal flusso sanguigno al sito dell'infiammazione. Ecco come si formano i macrofagi M2. Le cellule schiumose stesse muoiono durante la morte cellulare programmata (apoptosi) e vengono fagocitate dai macrofagi M2. Questo è un segnale sulla fine dell'infiammazione (giorno 5). La foto mostra la microscopia a contrasto di fase di cellule ottenute dalla cavità peritoneale di topi con infiammazione.

Questa ipotesi è stata confermata da osservazioni cliniche: si è scoperto che la trasformazione dei macrofagi in cellule schiumose avviene in varie malattie di natura infiammatoria: nelle articolazioni - con artrite reumatoide, nel tessuto adiposo - con diabete, nei reni - con insufficienza acuta e cronica , nel tessuto cerebrale - con encefalite . Ci sono voluti però circa vent’anni di ricerca per capire come e perché un macrofago durante l’infiammazione si trasforma in una cellula piena di lipidi.

Si è scoperto che l'attivazione delle vie di segnalazione proinfiammatorie nei macrofagi M1 porta allo “spegnimento” di quegli stessi sensori lipidici che in condizioni normali controllano e normalizzano il metabolismo dei lipidi (Dushkin, 2012). Quando vengono “spenti”, la cellula inizia ad accumulare lipidi. Allo stesso tempo, le inclusioni lipidiche risultanti non sono affatto serbatoi passivi di grasso: i lipidi inclusi nella loro composizione hanno la capacità di potenziare le cascate di segnalazione infiammatoria. L'obiettivo principale di tutti questi drammatici cambiamenti è attivare e rafforzare con ogni mezzo la funzione protettiva del macrofago, volta a distruggere gli “estranei” (Melo, Drorak, 2012).

Tuttavia, livelli elevati di colesterolo e acidi grassi hanno un costo per la cellula schiumosa: ne stimolano la morte attraverso l'apoptosi, la morte cellulare programmata. Sulla superficie esterna della membrana di tali cellule “condannate” si trova un fosfolipide fosfatidilserina, normalmente collocato all'interno della cella: il suo aspetto all'esterno è una sorta di “campana a morto”. Questo è il segnale “mangiami” percepito dai macrofagi M2. Assorbendo le cellule schiumose apoptotiche, iniziano a secernere attivamente i mediatori dello stadio finale e riparativo dell'infiammazione.

TARGET FARMOCOLOGICO

L'infiammazione come tipico processo patologico e la partecipazione chiave dei macrofagi in esso è, in un modo o nell'altro, una componente importante principalmente delle malattie infettive causate da vari agenti patologici, dai protozoi e batteri ai virus: infezioni da clamidia, tubercolosi, leishmaniosi, tripanosomiasi , ecc. Allo stesso tempo, i macrofagi, come accennato in precedenza, svolgono un ruolo importante, se non guida, nello sviluppo delle cosiddette malattie metaboliche: aterosclerosi (il principale colpevole delle malattie cardiovascolari), diabete, malattie neurodegenerative del cervello (morbo di Alzheimer e di Parkinson, conseguenze di ictus e lesioni cranio-cerebrali), artrite reumatoide e cancro.

Le moderne conoscenze sul ruolo dei sensori lipidici nella formazione di vari fenotipi di macrofagi hanno reso possibile lo sviluppo di una strategia per il controllo di queste cellule in varie malattie.

Pertanto, si è scoperto che nel processo di evoluzione, i bacilli della clamidia e della tubercolosi hanno imparato a utilizzare i sensori lipidici dei macrofagi per stimolare un'attivazione alternativa (in M2) dei macrofagi che non è pericolosa per loro. Grazie a ciò, il batterio della tubercolosi assorbito dal macrofago può, nuotando come formaggio nel burro nelle inclusioni lipidiche, attendere con calma il suo rilascio e, dopo la morte del macrofago, moltiplicarsi, utilizzando il contenuto delle cellule morte come cibo (Melo, Drorak, 2012).

Se in questo caso utilizziamo attivatori sintetici dei sensori lipidici, che impediscono la formazione di inclusioni grasse e, di conseguenza, impediscono la trasformazione “schiumosa” dei macrofagi, allora è possibile sopprimere la crescita e ridurre la vitalità degli agenti patogeni infettivi. Almeno negli esperimenti sugli animali, è già stato possibile ridurre significativamente la contaminazione dei polmoni dei topi con bacilli tubercolari utilizzando uno stimolatore di uno dei sensori lipidici o un inibitore della sintesi degli acidi grassi (Lugo-Villarino et al., 2012). .

Un altro esempio sono malattie come l’infarto del miocardio, l’ictus e la cancrena degli arti inferiori, le complicanze più pericolose dell’aterosclerosi, che sono causate dalla rottura delle cosiddette placche aterosclerotiche instabili, accompagnata dall’immediata formazione di un coagulo sanguigno e dal blocco del un vaso sanguigno.

La formazione di tali placche aterosclerotiche instabili è facilitata dalla cellula macrofago/schiuma M1, che produce enzimi che dissolvono il rivestimento di collagene della placca. In questo caso, la strategia di trattamento più efficace è quella di trasformare la placca instabile in una placca stabile e ricca di collagene, che richiede la trasformazione del macrofago “aggressivo” M1 in quello “pacificato” M2.

I dati sperimentali indicano che tale modificazione del macrofago può essere ottenuta sopprimendo in esso la produzione di fattori proinfiammatori. Numerosi attivatori sintetici dei sensori lipidici, nonché sostanze naturali, ad esempio, hanno tali proprietà. curcumina– bioflavonoidi inclusi nella composizione.

Va aggiunto che tale trasformazione dei macrofagi è rilevante per l’obesità e il diabete di tipo 2 (la maggior parte dei macrofagi nel tessuto adiposo ha un fenotipo M1), nonché nel trattamento delle malattie neurodegenerative del cervello. In quest’ultimo caso, nel tessuto cerebrale si verifica l’attivazione “classica” dei macrofagi, che porta al danno neuronale e all’accumulo di sostanze tossiche. La trasformazione degli aggressori M1 in pacifici custodi M2 e Mox che distruggono la “spazzatura” biologica potrebbe presto diventare la strategia principale per il trattamento di queste malattie (Walace, 2012).


Contrariamente all'ipotesi iniziale, anche con una bassa concentrazione di lipoproteine ​​può formarsi una cellula macrofago/schiuma piena di inclusioni di grasso: è sufficiente un processo infiammatorio. L'introduzione nella cavità peritoneale dei topi dello stimolatore infiammatorio zymosan, ottenuto dalle membrane delle cellule di lievito, provoca un drammatico aumento del tasso di sintesi dei lipidi non polari e dei loro precursori - acidi grassi e colesterolo, che formano inclusioni lipidiche nei macrofagi .

La degenerazione cancerosa delle cellule è indissolubilmente legata all'infiammazione: ad esempio, ci sono tutte le ragioni per ritenere che il 90% dei tumori nel fegato umano siano conseguenza dell'epatite infettiva e tossica. Ecco perché.

Tuttavia, non tutto è così semplice. Pertanto, in un tumore già formato, i macrofagi acquisiscono prevalentemente segni di stato. Inoltre, tale. Pertanto, per il trattamento dei tumori già formati, è in fase di sviluppo un'altra strategia, basata sulla stimolazione dei segni dell'attivazione classica di M1 nei macrofagi (Solinas et al., 2009).

Un esempio di questo approccio è la tecnologia sviluppata presso l’Istituto di immunologia clinica di Novosibirsk della filiale siberiana dell’Accademia russa delle scienze mediche, in cui i macrofagi ottenuti dal sangue di malati di cancro vengono coltivati ​​in presenza dello stimolante zymosan, che si accumula nelle cellule. I macrofagi vengono quindi iniettati nel tumore, dove lo zymosan viene rilasciato e inizia a stimolare la classica attivazione dei macrofagi “tumorali”.

Oggi sta diventando sempre più chiaro che i composti che inducono la metamorfosi dei macrofagi hanno un pronunciato effetto ateroprotettivo, antidiabetico, neuroprotettivo e proteggono anche i tessuti nelle malattie autoimmuni e nell'artrite reumatoide.

Tuttavia, tali farmaci attualmente disponibili nell'arsenale di un medico praticante sono: fibrati e derivati tiazolidone, sebbene riducano la mortalità in queste gravi malattie, hanno anche gravi effetti collaterali.

Queste circostanze stimolano chimici e farmacologi a creare analoghi sicuri ed efficaci. All'estero, negli Stati Uniti, in Cina, Svizzera e Israele, vengono già condotti costosi studi clinici su composti simili di origine sintetica e naturale. Nonostante le difficoltà finanziarie, anche i ricercatori russi, compresa Novosibirsk, stanno dando il loro contributo alla soluzione di questo problema.

Pertanto, è stato ottenuto un composto sicuro presso il Dipartimento di Chimica dell'Università statale di Novosibirsk TS-13, stimolando l'istruzione Mox fagociti, che ha un pronunciato effetto antinfiammatorio e ha un effetto neuroprotettivo in un modello sperimentale della malattia di Parkinson (Dyubchenko et al., 2006; Zenkov et al., 2009). Presso l'Istituto di Chimica Organica di Novosibirsk dal nome. N.N. Vorozhtsov SB RAS ha creato farmaci antidiabetici e antiaterosclerotici sicuri che agiscono su diversi fattori contemporaneamente, grazie ai quali il macrofago “aggressivo” M1 si trasforma in “pacifico” M2 (Dikalov et al., 2011). Di grande interesse sono anche i preparati erboristici ottenuti da uva, mirtilli e altre piante utilizzando la tecnologia meccanochimica sviluppata presso l'Istituto di chimica dello stato solido e meccanochimica della SB RAS (Dushkin, 2010).

Con l'aiuto del sostegno finanziario dello Stato, in un futuro molto prossimo sarà possibile creare mezzi nazionali per la manipolazione farmacologica e genetica dei macrofagi, grazie ai quali ci sarà una reale opportunità di trasformare queste cellule immunitarie da nemici aggressivi in ​​amici che aiutare il corpo a mantenere o ripristinare la salute.

La strategia per controllare il fenotipo dei macrofagi nelle diverse malattie è diversa: in alcuni casi (ad esempio, diabete e altre malattie metaboliche), è necessario contribuire a ridurre il numero di macrofagi M1 “aggressivi” e aumentare i macrofagi M2 “pacifici”. Nelle malattie di natura infettiva e nei tumori, al contrario, è necessario aumentare il numero di macrofagi consumatori di M1.

LETTERATURA

1. Dushkin M.I. Macrofago/cellula schiumosa come attributo dell'infiammazione: meccanismi di formazione e ruolo funzionale // Biochimica, 2012. T. 77. P. 419-432.
2. Smirnov A. N. Segnalazione lipidica nel contesto dell'aterogenesi // Biochimica. 2010. T. 75. pp. 899-919.
3. Shvarts Ya. Sh., Svistelnik A. V. Fenotipi funzionali dei macrofagi e il concetto di polarizzazione M1-M2. Parte 1 Fenotipo proinfiammatorio. //Biochimica. 2012. T.77. pp. 312-329.

Questo articolo discuterà il meccanismo di formazione dell’immunità, cioè le proprietà del corpo di proteggere le sue cellule da sostanze estranee (antigeni) o agenti patogeni (batteri e virus). L’immunità può essere formata in due modi. Il primo è chiamato umorale ed è caratterizzato dalla produzione di speciali proteine ​​protettive - gamma globuline, e il secondo è cellulare, che si basa sul fenomeno della fagocitosi. È causato dalla formazione negli organi di cellule endocrine e speciali: linfociti, monociti, basofili, macrofagi.

Cellule macrofagiche: cosa sono?

I macrofagi, insieme ad altre cellule protettive (monociti), sono le principali strutture della fagocitosi, il processo di cattura e digestione di sostanze estranee o agenti patogeni che minacciano il normale funzionamento del corpo. Quello descritto fu scoperto e studiato dal fisiologo russo I. Mechnikov nel 1883. Ha anche stabilito che l'immunità cellulare include la fagocitosi, una reazione protettiva che protegge il genoma cellulare dagli effetti dannosi di agenti estranei chiamati antigeni.

Devi capire la domanda: macrofagi: che tipo di cellule sono? Ricordiamo la loro citogenesi. Queste cellule sono derivati ​​di monociti che hanno lasciato il flusso sanguigno ed sono entrati nei tessuti. Questo processo è chiamato diapedesi. Il suo risultato è la formazione di macrofagi nel parenchima del fegato, dei polmoni, dei linfonodi e della milza.

Ad esempio, i macrofagi alveolari entrano prima in contatto con sostanze estranee che entrano nel parenchima polmonare attraverso speciali recettori. Queste cellule immunitarie quindi assorbono e digeriscono antigeni e agenti patogeni, proteggendo così gli organi respiratori dagli agenti patogeni e dalle loro tossine, oltre a distruggere le particelle di sostanze chimiche tossiche che entrano nei polmoni con una porzione di aria durante l'inalazione. Inoltre, è stato dimostrato che in termini di livello di attività immunitaria, i macrofagi alveolari sono simili alle cellule del sangue protettive: i monociti.

Caratteristiche della struttura e delle funzioni delle cellule immunitarie

Le cellule fagocitiche hanno una struttura citologica specifica, che determina le funzioni dei macrofagi. Sono in grado di formare pseudopodi, che servono a catturare e avvolgere particelle estranee. Il citoplasma contiene molti organelli digestivi: i lisosomi, che assicurano la lisi di tossine, virus o batteri. Sono presenti anche i mitocondri che sintetizzano molecole di acido adenosina trifosforico, che è la principale sostanza energetica dei macrofagi. Esiste un sistema di tubi e tubuli - il reticolo endoplasmatico con organelli che sintetizzano le proteine ​​- ribosomi. È richiesta la presenza di uno o più nuclei, spesso di forma irregolare. I macrofagi multinucleati sono detti simplasti. Si formano come risultato della cariocinesi intracellulare, senza separazione del citoplasma stesso.

Tipi di macrofagi

Quando si usa il termine “macrofagi” bisogna tenere presente che non si tratta di un tipo di struttura immunitaria, ma di un citosistema eterogeneo. Ad esempio, ci sono cellule protettive fisse e libere. Il primo gruppo comprende i macrofagi alveolari, i fagociti del parenchima e le cavità degli organi interni. Inoltre, le cellule immunitarie fisse sono presenti negli osteoblasti e nei linfonodi. Gli organi di deposito ed ematopoietici - fegato, milza e - contengono anche macrofagi fissi.

Cos'è l'immunità cellulare

Gli organi emopoietici immunitari periferici, rappresentati dalle tonsille, dalla milza e dai linfonodi, formano un sistema funzionalmente unificato responsabile sia dell'ematopoiesi che dell'immunogenesi.

Il ruolo dei macrofagi nella formazione della memoria immunitaria

Dopo il contatto dell'antigene con cellule capaci di fagocitosi, queste ultime sono in grado di “ricordare” il profilo biochimico dell'agente patogeno e rispondere producendo anticorpi al suo rientro in una cellula vivente. Esistono due forme di memoria immunologica: positiva e negativa. Entrambi sono il risultato dell'attività dei linfociti formati nel timo, nella milza, nelle placche delle pareti intestinali e nei linfonodi. Questi includono derivati ​​​​dei linfociti - monociti e cellule - macrofagi.

La memoria immunologica positiva è, in sostanza, una motivazione fisiologica per l’uso della vaccinazione come metodo di prevenzione delle malattie infettive. Poiché le cellule della memoria riconoscono rapidamente gli antigeni contenuti nel vaccino, rispondono immediatamente con la rapida formazione di anticorpi protettivi. Il fenomeno della memoria immunitaria negativa viene preso in considerazione in trapiantologia per ridurre il livello di rigetto degli organi e dei tessuti trapiantati.

La relazione tra il sistema emopoietico e quello immunitario

Tutte le cellule utilizzate dall'organismo per proteggerlo dagli agenti patogeni e dalle sostanze tossiche si formano nel midollo osseo rosso, che è anche un organo emopoietico. o il timo, che appartiene al sistema endocrino, funziona come la struttura principale del sistema immunitario. Nel corpo umano, sia il midollo osseo rosso che il timo sono essenzialmente i principali organi dell'immunogenesi.

Le cellule fagocitiche distruggono gli agenti patogeni, che di solito sono accompagnati da fenomeni infiammatori negli organi e nei tessuti infetti. Producono una sostanza speciale: il fattore di attivazione piastrinica (PAF), che aumenta la permeabilità dei vasi sanguigni. Pertanto, un gran numero di macrofagi dal sangue raggiungono la posizione dell'agente patogeno e lo distruggono.

Dopo aver studiato i macrofagi - che tipo di cellule sono, in quali organi vengono prodotti e quali funzioni svolgono - eravamo convinti che, insieme ad altri tipi di linfociti (basofili, monociti, eosinofili), sono le principali cellule del sistema immunitario sistema.

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Il ruolo principale nello sviluppo e nel mantenimento dell'infiammazione cronica appartiene al sistema dei macrofagi fagocitici (questo concetto ha sostituito il termine "sistema reticoloendoteliale" precedentemente ampiamente utilizzato, ma sostanzialmente non sufficientemente comprovato). La cellula principale di questo sistema è un macrofago, che si è sviluppato da un monocito del sangue. I monociti, derivati ​​​​da cellule staminali del midollo osseo, entrano prima nel sangue periferico e da lì nei tessuti, dove, sotto l'influenza di vari stimoli locali, si trasformano in macrofagi.

Questi ultimi sono estremamente importanti nell'attuazione delle reazioni adattative del corpo: immunitarie, infiammatorie e riparative. La partecipazione a tali reazioni è facilitata da proprietà biologiche dei macrofagi come la capacità di migrare verso i focolai di infiammazione, la possibilità di un aumento rapido e persistente della produzione cellulare da parte del midollo osseo, la fagocitosi attiva di materiale estraneo con rapida degradazione di quest'ultimo, attivazione sotto l'influenza di stimoli estranei, secrezione di un numero di sostanze biologicamente attive, capacità di “elaborare” l'antigene che è entrato nel corpo con successiva induzione del processo immunitario.

È anche di fondamentale importanza che i macrofagi siano cellule longeve che possono funzionare a lungo nei tessuti infiammati. È importante che riescano a proliferare nelle zone infiammate; in questo caso è possibile la trasformazione dei macrofagi in cellule epitelioidi e giganti multinucleate.

Privo di specificità immunologica (come i linfociti T e B), il macrofago agisce come una cellula ausiliaria non specifica con la capacità unica non solo di catturare l'antigene, ma anche di elaborarlo in modo che il successivo riconoscimento di questo antigene da parte dei linfociti sia notevolmente facilitato. Questa fase è particolarmente necessaria per l'attivazione dei linfociti T (per lo sviluppo di reazioni immunitarie di tipo ritardato e per la produzione di anticorpi contro gli antigeni timo-dipendenti).

Oltre a partecipare alle reazioni immunitarie dovute alla pre-elaborazione dell'antigene e alla sua successiva “presentazione” ai linfociti, i macrofagi svolgono più direttamente funzioni protettive, distruggendo alcuni microrganismi, funghi e cellule tumorali.

Pertanto, nelle malattie reumatiche, non solo i linfociti specificamente immunizzati, ma anche i monociti e i macrofagi che non hanno specificità immunologica, partecipano alle reazioni cellulari dell'infiammazione immunitaria.

Queste cellule sono attratte dalle sostanze chemiotattiche dei monociti prodotte nelle aree di infiammazione. Questi includono C5a, proteine ​​​​parzialmente denaturate, callicreina, attivatore del plasminogeno, le principali proteine ​​dei lisosomi dei neutrofili, i linfociti T producono un fattore simile a contatto con il suo antigene specifico, i linfociti B, con complessi immunitari.

Inoltre, i linfociti producono anche fattori che inibiscono la migrazione dei macrofagi (cioè li fissano nel sito dell’infiammazione) e ne attivano la funzione. Nei focolai infiammatori, contrariamente alle condizioni normali, si osservano le mitosi dei macrofagi e quindi anche il numero di queste cellule aumenta a causa della proliferazione locale.

L'importanza dei macrofagi nel mantenimento del processo infiammatorio è determinata dagli agenti antinfiammatori rilasciati da queste cellule, discussi di seguito.

1. Prostaglandine.

2. Enzimi lisosomiali (in particolare, durante la fagocitosi dei complessi antigene-anticorpo e la cellula non viene distrutta durante il loro rilascio).

3. Proteasi neutre (attivatore del plasminogeno, collagenasi, elastasi). Normalmente la loro quantità è trascurabile, ma con la stimolazione estranea (fagocitosi) viene indotta la produzione di questi enzimi e vengono rilasciati in quantità significative. La produzione di proteasi neutre è inibita dagli inibitori della sintesi proteica, inclusi i glucocorticosteroidi. La produzione dell'attivatore del plasminogeno e della collagenasi è stimolata anche da fattori secreti dai linfociti attivati.

4. Fosfolipasi Az, che rilascia acido arachidonico da complessi più complessi, il principale precursore delle prostaglandine. L'attività di questo enzima è inibita dai glucocorticosteroidi.

5. Fattore che stimola il rilascio dalle ossa sia dei sali minerali che delle basi organiche della matrice ossea. Questo fattore esercita la sua influenza sul tessuto osseo attraverso un'azione diretta, senza richiedere la presenza di osteoclasti.

6. Numerosi componenti del complemento che vengono attivamente sintetizzati e secreti dai macrofagi: C3, C4, C2 e, apparentemente, anche C1 e il fattore B, necessario per la via alternativa di attivazione del complemento. La sintesi di questi componenti aumenta quando i macrofagi vengono attivati ​​ed è inibita dagli inibitori della sintesi proteica.

7. Interleuchina-1, che è un tipico rappresentante delle citochine - sostanze biologicamente attive di natura polipeptidica prodotte dalle cellule (principalmente cellule del sistema immunitario). A seconda delle fonti di produzione di queste sostanze (linfociti o monociti), vengono spesso utilizzati i termini “linfochine” e “monochine”. Il nome "interleuchina" con il numero corrispondente viene utilizzato per designare citochine specifiche, in particolare quelle che mediano la comunicazione cellulare. Non è ancora del tutto chiaro se l'interleuchina-1, che è la monochina più importante, rappresenti un'unica sostanza o una famiglia di polipeptidi con proprietà molto simili.

Queste proprietà includono quanto segue:

  • stimolazione delle cellule B, accelerando la loro trasformazione in plasmacellule;
  • stimolazione dell'attività dei fibroblasti e dei sinoviociti con aumento della produzione di prostaglandine e collagenasi;
  • effetto pirogeno, realizzato nello sviluppo della febbre;
  • attivazione della sintesi delle proteine ​​della fase acuta nel fegato, in particolare del precursore sierico dell'amiloide (questo effetto può essere indiretto - dovuto alla stimolazione della produzione di interleuchina-6).

Tra gli effetti sistemici dell'interleuchina-1, oltre alla febbre, si possono notare anche la neutrofilia e la proteolisi dei muscoli scheletrici.

8. L'interleuchina-6, che attiva anche le cellule B, stimola gli epatociti a produrre proteine ​​della fase acuta e ha le proprietà dell'interferone b.

9. Fattori stimolanti le colonie che promuovono la formazione di granulociti e monociti nel midollo osseo.

10. Fattore di necrosi tumorale (TNF), che non solo è realmente in grado di causare necrosi tumorale, ma svolge anche un ruolo significativo nello sviluppo dell'infiammazione. Questo polipeptide, costituito da 157 aminoacidi, nella fase iniziale della reazione infiammatoria favorisce l'adesione dei neutrofili all'endotelio e quindi facilita la loro penetrazione nel sito dell'infiammazione. Serve anche come potente segnale per la produzione di radicali tossici dell'ossigeno ed è uno stimolatore delle cellule B, dei fibroblasti e dell'endotelio (gli ultimi due tipi di cellule producono fattori stimolanti le colonie).

È clinicamente importante che il TNF, così come l'interleuchina-1 e l'interferone, sopprimono l'attività della lipoproteina lipasi, che garantisce la deposizione di grasso nel corpo. Ecco perché nelle malattie infiammatorie si osserva spesso una pronunciata perdita di peso, che non corrisponde a un'alimentazione ipercalorica e alla preservazione dell'appetito. Da qui il secondo nome del TNF: cachectina.

L'attivazione dei macrofagi, manifestata da un aumento delle loro dimensioni, un alto contenuto di enzimi, un aumento della capacità di fagocitare e distruggere microbi e cellule tumorali, può essere non specifica: a causa della stimolazione da parte di altri (non correlati al processo patologico esistente) microrganismi, olio minerale, linfochine prodotte dai linfociti T e, in misura minore, dai linfociti B.

I macrofagi sono attivamente coinvolti nel riassorbimento delle ossa e della cartilagine. L'esame al microscopio elettronico ha rivelato macrofagi al confine del panno e della cartilagine articolare, strettamente associati a particelle di fibre di collagene digerite. Lo stesso fenomeno è stato osservato quando i macrofagi sono entrati in contatto con l'osso riassorbibile.

Pertanto, i macrofagi svolgono un ruolo importante nello sviluppo del processo infiammatorio, nel suo mantenimento e nella cronicità e possono già a priori essere considerati come uno dei principali “bersagli” della terapia antireumatica.

Buon pomeriggio, cari lettori!
L'ultima volta vi ho parlato di un gruppo molto importante di cellule del sangue, che sono i veri combattenti in prima linea nella difesa immunitaria. Ma non sono gli unici partecipanti alle operazioni per catturare e distruggere gli “agenti nemici” nel nostro corpo. Hanno aiutanti. E oggi voglio continuare la mia storia e studiare funzioni leucociti - agranulociti. Questo gruppo comprende anche i linfociti, il cui citoplasma manca di granularità.
Monocitiè il più grande rappresentante dei leucociti. Il diametro della sua cellula è di 10 – 15 micron, il citoplasma è pieno di un grande nucleo a forma di fagiolo. Ce ne sono pochi nel sangue, solo il 2-6%. Ma nel midollo osseo si formano in grandi quantità e maturano nelle stesse microcolonie dei neutrofili. Ma quando entrano nel sangue, le loro strade divergono. I neutrofili viaggiano attraverso i vasi sanguigni e sono sempre pronti N. 1. E i monociti si diffondono rapidamente in tutti gli organi e lì si trasformano in macrofagi. La metà di essi va al fegato e il resto viene distribuito alla milza, all'intestino, ai polmoni, ecc.

Macrofagi– questi sono sedentari, finalmente maturati. Come i neutrofili, sono capaci di fagocitosi, ma hanno inoltre una propria sfera di influenza e altri compiti specifici. Al microscopio, un macrofago è una cellula molto visibile con dimensioni impressionanti fino a 40 - 50 micron di diametro. Si tratta di una vera e propria fabbrica mobile per la sintesi di proteine ​​speciali per i propri bisogni e per quelli delle cellule vicine. Si scopre che un macrofago può sintetizzarne e secernerne fino a 80 al giorno! vari composti chimici. Potresti chiederti: quali sostanze attive secernono i macrofagi? Dipende da dove vivono i macrofagi e dalle funzioni che svolgono.

Funzioni dei leucociti:

Cominciamo con il midollo osseo. Esistono due tipi di macrofagi coinvolti nel processo di rinnovamento del tessuto osseo: gli osteoclasti e gli osteoblasti. Gli osteoclasti circolano costantemente attraverso il tessuto osseo, trovando vecchie cellule e distruggendole, lasciando spazio libero per il futuro midollo osseo, e gli osteoblasti formano nuovo tessuto. I macrofagi svolgono questo lavoro sintetizzando e secernendo speciali proteine, enzimi e ormoni stimolanti. Ad esempio, per distruggere le ossa sintetizzano la collagenasi e la fosfatasi e per far crescere i globuli rossi - l'eritropoietina.
Esistono anche cellule “infermiera” e cellule “infermiera” che garantiscono una rapida riproduzione e la normale maturazione delle cellule del sangue nel midollo osseo. L'ematopoiesi nelle ossa si verifica nelle isole: nel mezzo di una tale colonia c'è un macrofago e intorno si affollano globuli rossi di diverse età. Eseguendo la funzione di una madre che allatta, il macrofago fornisce nutrimento alle cellule in crescita: aminoacidi, carboidrati, acidi grassi.

Svolgono un ruolo speciale nel fegato. Lì vengono chiamate cellule di Kupffer. Lavorando attivamente nel fegato, i macrofagi assorbono varie sostanze e particelle nocive provenienti dall'intestino. Insieme alle cellule del fegato partecipano alla lavorazione degli acidi grassi, del colesterolo e dei lipidi. Pertanto, risultano inaspettatamente coinvolti nella formazione di placche di colesterolo sulle pareti dei vasi sanguigni e nella comparsa di aterosclerosi.

Non è ancora del tutto chiaro dove abbia inizio il processo aterosclerotico. Forse qui viene innescata una reazione errata alle "loro" lipoproteine ​​​​nel sangue e i macrofagi, come cellule immunitarie vigili, iniziano a catturarle. Si scopre che la golosità dei macrofagi ha lati sia positivi che negativi. Catturare e distruggere i microbi è, ovviamente, una buona cosa. Ma un eccessivo assorbimento di sostanze grasse da parte dei macrofagi è dannoso e probabilmente porta a una patologia pericolosa per la salute e la vita umana.

Ma è difficile per i macrofagi separare ciò che è buono e ciò che è cattivo, quindi il nostro compito è alleviare il destino dei macrofagi e prenderci cura della nostra salute e di quella del fegato: monitorare la nutrizione, ridurre il consumo di alimenti contenenti grandi quantità di grassi e colesterolo e rimuovere le tossine due volte l'anno.

Ora parliamo di macrofagi, lavorare nei polmoni.

L'aria inalata e il sangue nei vasi polmonari sono separati da un bordo sottile. Capisci quanto sia importante garantire la sterilità delle vie aeree in queste condizioni! Esatto, qui questa funzione è svolta anche dai macrofagi che vagano nel tessuto connettivo dei polmoni.
Sono sempre pieni dei resti di cellule polmonari morte e di microbi inalati dall'aria circostante. I macrofagi dei polmoni si moltiplicano immediatamente nell'area della loro attività e il loro numero aumenta notevolmente nelle malattie croniche delle vie respiratorie.

All'attenzione dei fumatori! Le particelle di polvere e le sostanze catramose del fumo di tabacco irritano notevolmente le prime vie respiratorie percorsi, danneggiano le cellule mucose dei bronchi e degli alveoli. I macrofagi polmonari, ovviamente, catturano e neutralizzano queste sostanze chimiche dannose. Nei fumatori, l'attività, il numero e persino la dimensione dei macrofagi aumentano notevolmente. Ma dopo 15-20 anni il limite della loro affidabilità è esaurito. Le delicate barriere cellulari che separano aria e sangue vengono rotte, l'infezione penetra nelle profondità del tessuto polmonare e inizia l'infiammazione. I macrofagi non sono più in grado di funzionare completamente come filtri microbici e lasciano il posto ai granulociti. Pertanto, il fumo a lungo termine porta alla bronchite cronica e alla diminuzione della superficie respiratoria dei polmoni. I macrofagi eccessivamente attivi corrodono le fibre elastiche del tessuto polmonare, causando difficoltà di respirazione e ipossia.

La cosa più triste è che quando sono usurati, i macrofagi cessano di svolgere funzioni molto importanti: la capacità di combattere le cellule maligne. Pertanto, l’epatite cronica è irta dello sviluppo di tumori al fegato e la polmonite cronica – del cancro ai polmoni.

Macrofagi milza.

Nella milza, i macrofagi svolgono la funzione di “assassini”, distruggendo i globuli rossi che invecchiano. Sulle membrane dei globuli rossi sono esposte proteine ​​​​infide, che sono un segnale per l'eliminazione. A proposito, la distruzione dei vecchi globuli rossi avviene sia nel fegato che nel midollo osseo stesso, ovunque ci siano macrofagi. Nella milza questo processo è più evidente.

Pertanto, i macrofagi sono grandi lavoratori e i più importanti addetti al nostro corpo, svolgendo contemporaneamente diversi ruoli chiave:

  1. coinvolti nella fagocitosi
  2. conservazione ed elaborazione di nutrienti importanti per i bisogni dell'organismo,
  3. rilascio di diverse dozzine di proteine ​​e altre sostanze biologicamente attive che regolano la crescita delle cellule del sangue e di altri tessuti.

Bene, lo sappiamo funzioni dei leucociti - monociti e macrofagi. E ancora una volta non c'era più tempo per i linfociti. Di loro, i più piccoli difensori del nostro corpo, parleremo la prossima volta.
Nel frattempo, diventiamo più sani e rafforziamo il nostro sistema immunitario ascoltando la musica curativa di Mozart - Sinfonia del cuore:


Ti auguro buona salute e prosperità!

Il macrofago è multiforme e onnipresente

Centotrenta anni fa, il meraviglioso ricercatore russo I.I. Mechnikov, negli esperimenti sulle larve di stelle marine dello Stretto di Messina, fece una scoperta sorprendente che cambiò radicalmente non solo la vita del futuro premio Nobel, ma capovolse anche le idee allora sul sistema immunitario.

Inserendo una spina rosa nel corpo trasparente della larva, lo scienziato scoprì che la scheggia era circondata e attaccata da grandi cellule ameboidi. E se il corpo estraneo fosse piccolo, queste cellule erranti, che Mechnikov chiamava fagociti (dal greco divoratore), potevano assorbire completamente l'alieno.

Per molti anni si è creduto che i fagociti svolgessero la funzione di “truppe a reazione rapida” nel corpo. Tuttavia, la ricerca degli ultimi anni ha dimostrato che, grazie alla loro enorme plasticità funzionale, queste cellule “determinano anche il clima” di molti processi metabolici, immunologici e infiammatori, sia normali che patologici. Ciò rende i fagociti un bersaglio promettente nello sviluppo di strategie per il trattamento di una serie di gravi malattie umane.

A seconda del loro microambiente, i macrofagi tissutali possono svolgere varie funzioni specializzate. Ad esempio, i macrofagi del tessuto osseo - gli osteoclasti, rimuovono anche l'idrossiapatite di calcio dall'osso. Se questa funzione è insufficiente, si sviluppa la malattia del marmo: l'osso diventa eccessivamente compattato e allo stesso tempo fragile.

Ma forse la proprietà più sorprendente dei macrofagi si è rivelata la loro enorme plasticità, cioè la capacità di modificare il loro programma trascrizionale (“accendere” determinati geni) e il loro aspetto (fenotipo). La conseguenza di questa caratteristica è l'elevata eterogeneità della popolazione cellulare dei macrofagi, tra cui non esistono solo cellule “aggressive” che difendono l'organismo ospite; ma anche cellule con funzione “polare”, responsabili dei processi di ripristino “pacifico” dei tessuti danneggiati.

"Antenne" lipidiche

Il macrofago deve il suo potenziale “dai molti volti” all’insolita organizzazione del materiale genetico – la cosiddetta cromatina aperta. Questa variante non completamente studiata della struttura del genoma cellulare garantisce rapidi cambiamenti nel livello di espressione genica (attività) in risposta a vari stimoli.

Lo svolgimento di una particolare funzione da parte di un macrofago dipende dalla natura degli stimoli che riceve. Se lo stimolo viene riconosciuto come "estraneo", si verifica l'attivazione di quei geni (e, di conseguenza, delle funzioni) del macrofago che mirano a distruggere l'"alieno". Tuttavia, il macrofago può anche essere attivato segnalando molecole del corpo stesso, che inducono questa cellula immunitaria a partecipare all'organizzazione e alla regolazione del metabolismo. Pertanto, in condizioni di “tempo di pace”, cioè in assenza di un agente patogeno e del processo infiammatorio da esso causato, i macrofagi partecipano alla regolazione dell’espressione dei geni responsabili del metabolismo dei lipidi e del glucosio e alla differenziazione delle cellule del tessuto adiposo.

L'integrazione tra le direzioni "pacifiche" e "militari" reciprocamente esclusive del lavoro dei macrofagi viene effettuata modificando l'attività dei recettori nel nucleo cellulare, che sono un gruppo speciale di proteine ​​regolatrici.

Tra questi recettori nucleari meritano una menzione speciale i cosiddetti sensori lipidici, ovvero proteine ​​capaci di interagire con i lipidi (ad esempio acidi grassi ossidati o derivati ​​del colesterolo) (Smirnov, 2009). L’interruzione di queste proteine ​​regolatrici sensibili ai lipidi nei macrofagi può causare disturbi metabolici sistemici. Ad esempio, una carenza nei macrofagi di uno di questi recettori nucleari, denominato PPAR-gamma, porta allo sviluppo del diabete di tipo 2 e ad uno squilibrio del metabolismo dei lipidi e dei carboidrati in tutto il corpo.

Metamorfosi cellulari

Nell'eterogenea comunità dei macrofagi, in base alle caratteristiche di base che ne determinano le funzioni fondamentali, si distinguono tre principali sottopopolazioni cellulari: i macrofagi M1, M2 e Mox, che sono coinvolti, rispettivamente, nei processi di infiammazione, riparazione dei tessuti danneggiati e protezione dell’organismo dallo stress ossidativo.

Il macrofago M1 “classico” è formato da una cellula precursore (monocito) sotto l'influenza di una cascata di segnali intracellulari che vengono attivati ​​dopo il riconoscimento di un agente infettivo mediante speciali recettori situati sulla superficie cellulare.

La formazione del "mangiatore" M1 avviene a seguito di una potente attivazione del genoma, accompagnata dall'attivazione della sintesi di oltre un centinaio di proteine, i cosiddetti fattori infiammatori. Questi includono enzimi che promuovono la generazione di radicali liberi dell'ossigeno; proteine ​​che attirano altre cellule del sistema immunitario nel sito dell'infiammazione, nonché proteine ​​che possono distruggere la membrana batterica; le citochine infiammatorie sono sostanze che hanno la proprietà di attivare le cellule immunitarie e di avere un effetto tossico sul resto dell'ambiente cellulare. La fagocitosi viene attivata nella cellula e il macrofago inizia a distruggere e digerire attivamente tutto ciò che incontra (Shvarts, Svistelnik, 2012). Ecco come appare un focus di infiammazione.

Tuttavia, già nelle fasi iniziali del processo infiammatorio, il macrofago M1 inizia a secernere attivamente sostanze antiinfiammatorie: molecole lipidiche a basso peso molecolare. Questi segnali di “secondo livello” iniziano ad attivare i suddetti sensori lipidici in nuovi monociti “reclute” che arrivano nel sito dell’infiammazione. All'interno della cellula viene innescata una catena di eventi, a seguito della quale un segnale di attivazione viene inviato ad alcune sezioni regolatrici del DNA, migliorando l'espressione dei geni responsabili dell'armonizzazione del metabolismo e allo stesso tempo sopprimendo l'attività “proinfiammatoria” (cioè, provocando infiammazione) geni (Dushkin, 2012).

Pertanto, come risultato dell'attivazione alternativa, si formano i macrofagi M2, che completano il processo infiammatorio e promuovono la riparazione dei tessuti. La popolazione di macrofagi M2 può, a sua volta, essere suddivisa in gruppi a seconda della loro specializzazione: spazzini di cellule morte; cellule coinvolte nella risposta immunitaria acquisita, nonché macrofagi, fattori che secernono che contribuiscono alla sostituzione del tessuto morto con tessuto connettivo.

Un altro gruppo di macrofagi, i Moss, si forma in condizioni di cosiddetto stress ossidativo, quando aumenta il pericolo di danni ai tessuti da parte dei radicali liberi. Ad esempio, i muschi costituiscono circa un terzo di tutti i macrofagi nella placca aterosclerotica. Queste cellule immunitarie non solo sono resistenti ai fattori dannosi stessi, ma partecipano anche alla difesa antiossidante del corpo (Gui et al., 2012).

Kamikaze schiumoso

Una delle metamorfosi più intriganti di un macrofago è la sua trasformazione in una cosiddetta cellula schiumosa. Tali cellule sono state trovate nelle placche aterosclerotiche e hanno preso il nome dal loro aspetto specifico: al microscopio assomigliavano a schiuma di sapone. In sostanza, una cellula schiumosa è lo stesso macrofago M1, ma traboccante di inclusioni grasse, costituite principalmente da composti insolubili in acqua di colesterolo e acidi grassi.

È stata avanzata l'ipotesi, ormai generalmente accettata, secondo cui le cellule schiumose si formano nella parete dei vasi aterosclerotici a causa dell'assorbimento incontrollato di lipoproteine ​​​​a bassa densità da parte dei macrofagi, che trasportano il colesterolo "cattivo". Tuttavia, si è successivamente scoperto che l'accumulo di lipidi e un aumento drammatico (decine di volte!) della velocità di sintesi di un certo numero di lipidi nei macrofagi possono essere provocati sperimentalmente dalla sola infiammazione, senza alcuna partecipazione di lipoproteine ​​​​a bassa densità ( Duškin, 2012).

Questa ipotesi è stata confermata da osservazioni cliniche: si è scoperto che la trasformazione dei macrofagi in cellule schiumose avviene in varie malattie di natura infiammatoria: nelle articolazioni - con artrite reumatoide, nel tessuto adiposo - con diabete, nei reni - con insufficienza acuta e cronica , nel tessuto cerebrale - con encefalite . Ci sono voluti però circa vent’anni di ricerca per capire come e perché un macrofago durante l’infiammazione si trasforma in una cellula piena di lipidi.

Si è scoperto che l'attivazione delle vie di segnalazione proinfiammatorie nei macrofagi M1 porta allo “spegnimento” di quegli stessi sensori lipidici che in condizioni normali controllano e normalizzano il metabolismo dei lipidi (Dushkin, 2012). Quando vengono “spenti”, la cellula inizia ad accumulare lipidi. Allo stesso tempo, le inclusioni lipidiche risultanti non sono affatto serbatoi passivi di grasso: i lipidi inclusi nella loro composizione hanno la capacità di potenziare le cascate di segnalazione infiammatoria. L'obiettivo principale di tutti questi drammatici cambiamenti è attivare e rafforzare con ogni mezzo la funzione protettiva del macrofago, volta a distruggere gli “estranei” (Melo, Drorak, 2012).

Tuttavia, livelli elevati di colesterolo e acidi grassi hanno un costo per la cellula schiumosa: ne stimolano la morte attraverso l'apoptosi, la morte cellulare programmata. Sulla superficie esterna della membrana di tali cellule “condannate” si trova il fosfolipide fosfatidilserina, che normalmente si trova all'interno della cellula: il suo aspetto all'esterno è una sorta di “campana a morto”. Questo è il segnale “mangiami” percepito dai macrofagi M2. Assorbendo le cellule schiumose apoptotiche, iniziano a secernere attivamente i mediatori dello stadio finale e riparativo dell'infiammazione.

Bersaglio farmacologico

L'infiammazione come tipico processo patologico e la partecipazione chiave dei macrofagi in esso è, in un modo o nell'altro, una componente importante principalmente delle malattie infettive causate da vari agenti patologici, dai protozoi e batteri ai virus: infezioni da clamidia, tubercolosi, leishmaniosi, tripanosomiasi , ecc. Allo stesso tempo, i macrofagi, come accennato in precedenza, svolgono un ruolo importante, se non guida, nello sviluppo delle cosiddette malattie metaboliche: aterosclerosi (il principale colpevole delle malattie cardiovascolari), diabete, malattie neurodegenerative del cervello (morbo di Alzheimer e di Parkinson, conseguenze di ictus e lesioni cranio-cerebrali), artrite reumatoide e cancro.

Le moderne conoscenze sul ruolo dei sensori lipidici nella formazione di vari fenotipi di macrofagi hanno reso possibile lo sviluppo di una strategia per il controllo di queste cellule in varie malattie.

Pertanto, si è scoperto che nel processo di evoluzione, i bacilli della clamidia e della tubercolosi hanno imparato a utilizzare i sensori lipidici dei macrofagi per stimolare un'attivazione alternativa (in M2) dei macrofagi che non è pericolosa per loro. Grazie a ciò, il batterio della tubercolosi assorbito dal macrofago può, nuotando come formaggio nel burro nelle inclusioni lipidiche, attendere con calma il suo rilascio e, dopo la morte del macrofago, moltiplicarsi, utilizzando il contenuto delle cellule morte come cibo (Melo, Drorak, 2012).

Se in questo caso utilizziamo attivatori sintetici dei sensori lipidici, che impediscono la formazione di inclusioni grasse e, di conseguenza, impediscono la trasformazione “schiumosa” dei macrofagi, allora è possibile sopprimere la crescita e ridurre la vitalità degli agenti patogeni infettivi. Almeno negli esperimenti sugli animali, è già stato possibile ridurre significativamente la contaminazione dei polmoni dei topi con bacilli tubercolari utilizzando uno stimolatore di uno dei sensori lipidici o un inibitore della sintesi degli acidi grassi (Lugo-Villarino et al., 2012).

Un altro esempio sono malattie come l’infarto del miocardio, l’ictus e la cancrena degli arti inferiori, le complicanze più pericolose dell’aterosclerosi, che sono causate dalla rottura delle cosiddette placche aterosclerotiche instabili, accompagnata dall’immediata formazione di un coagulo sanguigno e dal blocco del un vaso sanguigno.

La formazione di tali placche aterosclerotiche instabili è facilitata dalla cellula macrofago/schiuma M1, che produce enzimi che dissolvono il rivestimento di collagene della placca. In questo caso, la strategia di trattamento più efficace è quella di trasformare la placca instabile in una placca stabile e ricca di collagene, che richiede la trasformazione del macrofago “aggressivo” M1 in quello “pacificato” M2.

I dati sperimentali indicano che tale modificazione del macrofago può essere ottenuta sopprimendo in esso la produzione di fattori proinfiammatori. Tali proprietà sono possedute da una serie di attivatori sintetici dei sensori lipidici, nonché da sostanze naturali, ad esempio la curcumina, un bioflavonoide presente nella radice della curcuma, una nota spezia indiana.

Va aggiunto che tale trasformazione dei macrofagi è rilevante per l’obesità e il diabete di tipo 2 (la maggior parte dei macrofagi nel tessuto adiposo ha un fenotipo M1), nonché nel trattamento delle malattie neurodegenerative del cervello. In quest’ultimo caso, nel tessuto cerebrale si verifica l’attivazione “classica” dei macrofagi, che porta al danno neuronale e all’accumulo di sostanze tossiche. La trasformazione degli aggressori M1 in pacifici custodi M2 e Mox che distruggono la “spazzatura” biologica potrebbe presto diventare la strategia principale per il trattamento di queste malattie (Walace, 2012).

La degenerazione cancerosa delle cellule è indissolubilmente legata all'infiammazione: ad esempio, ci sono tutte le ragioni per ritenere che il 90% dei tumori nel fegato umano siano conseguenza dell'epatite infettiva e tossica. Pertanto, per prevenire il cancro, è necessario controllare la popolazione dei macrofagi M1.

Tuttavia, non tutto è così semplice. Pertanto, in un tumore già formato, i macrofagi acquisiscono prevalentemente segni dello stato M2, che favorisce la sopravvivenza, la riproduzione e la diffusione delle stesse cellule tumorali. Inoltre, tali macrofagi iniziano a sopprimere la risposta immunitaria antitumorale dei linfociti. Pertanto, per il trattamento dei tumori già formati, è in fase di sviluppo un'altra strategia, basata sulla stimolazione dei segni dell'attivazione classica di M1 nei macrofagi (Solinas et al., 2009).

Un esempio di questo approccio è la tecnologia sviluppata presso l’Istituto di immunologia clinica di Novosibirsk della filiale siberiana dell’Accademia russa delle scienze mediche, in cui i macrofagi ottenuti dal sangue di malati di cancro vengono coltivati ​​in presenza dello stimolante zymosan, che si accumula nelle cellule. I macrofagi vengono quindi iniettati nel tumore, dove lo zymosan viene rilasciato e inizia a stimolare la classica attivazione dei macrofagi “tumorali”.

Oggi sta diventando sempre più chiaro che i composti che inducono la metamorfosi dei macrofagi hanno un pronunciato effetto ateroprotettivo, antidiabetico, neuroprotettivo e proteggono anche i tessuti nelle malattie autoimmuni e nell'artrite reumatoide. Tuttavia, i farmaci attualmente disponibili nell’arsenale di un medico praticante – fibrati e derivati ​​del tiazolidone – sebbene riducano la mortalità in queste gravi malattie, hanno anche gravi effetti collaterali.

Queste circostanze stimolano chimici e farmacologi a creare analoghi sicuri ed efficaci. All'estero, negli Stati Uniti, in Cina, Svizzera e Israele, vengono già condotti costosi studi clinici su composti simili di origine sintetica e naturale. Nonostante le difficoltà finanziarie, anche i ricercatori russi, compresa Novosibirsk, stanno dando il loro contributo alla soluzione di questo problema.

Pertanto, presso il Dipartimento di Chimica dell'Università statale di Novosibirsk, è stato ottenuto un composto sicuro TS-13, che stimola la formazione di fagociti Mox, che ha un pronunciato effetto antinfiammatorio e ha un effetto neuroprotettivo in un modello sperimentale del morbo di Parkinson ( Dyubchenko et al., 2006; Zenkov et al., 2009).

Presso l'Istituto di Chimica Organica di Novosibirsk dal nome. N. N. Vorozhtsov SB RAS ha creato farmaci antidiabetici e antiaterosclerotici sicuri che agiscono su più fattori contemporaneamente, grazie ai quali il macrofago “aggressivo” M1 si trasforma in “pacifico” M2 (Dikalov et al., 2011). Di grande interesse sono anche i preparati erboristici ottenuti da uva, mirtilli e altre piante utilizzando la tecnologia meccanochimica sviluppata presso l'Istituto di chimica dello stato solido e meccanochimica della SB RAS (Dushkin, 2010).

Con l'aiuto del sostegno finanziario dello Stato, in un futuro molto prossimo sarà possibile creare mezzi nazionali per la manipolazione farmacologica e genetica dei macrofagi, grazie ai quali ci sarà una reale opportunità di trasformare queste cellule immunitarie da nemici aggressivi in ​​amici che aiutare il corpo a mantenere o ripristinare la salute.

Letteratura

Dushkin M. I. Macrofago/cellula schiumosa come attributo dell'infiammazione: meccanismi di formazione e ruolo funzionale // Biochimica, 2012. T. 77. P. 419-432.

Smirnov A.N. Segnalazione lipidica nel contesto dell'aterogenesi // Biochimica. 2010. T. 75. pp. 899-919.

Schwartz Ya. Sh., Svistelnik A. V. Fenotipi funzionali dei macrofagi e il concetto di polarizzazione M1-M2. Parte 1 Fenotipo proinfiammatorio. // Biochimica. 2012. T.77. pp. 312-329.





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