ماکروفاژ چیست؟

مقدمه‌ای بر ماکروفاژ

ماکروفاژها سلولهای مهم سیستم ایمنی بدن هستند که در پاسخ به عفونت یا تجمع سلولهای آسیب دیده یا مرده تشکیل می شوند. ماکروفاژها سلولهای بزرگ و تخصصی هستند که سلولهای هدف را شناسایی ، فرو میبلعند و از بین می برند. اصطلاح ماکروفاژ از ترکیب اصطلاحات یونانی “makro” به معنی بزرگ و “فاژین” به معنی خوردن تشکیل شده است.

تشکیل ماکروفاژها

ماکروفاژها از طریق تمایز مونوسیت ها، یکی از گروه های اصلی گلبول های سفید سیستم ایمنی بدن ایجاد می شوند.

وقتی آسیب بافتی یا عفونت وجود داشته باشد، مونوسیت ها از جریان خون خارج می شوند و به بافت یا اندام آسیب دیده وارد می شوند و با یک سری تغییرات تبدیل به ماکروفاژ می شوند. این ماکروفاژها می توانند خود را تغییر داده و ساختارهای مختلفی برای مبارزه با میکروب ها و مهاجمان مختلف ایجاد کنند. به این ترتیب ، ماکروفاژها اولین خط دفاعی را در محافظت از میزبان در برابر عفونت ارائه می دهند.

قطر ماکروفاژهای موجود در بدن انسان حدود 21 میکرومتر است. آنها می توانند طی ماهها زنده بمانند. آنها همچنین در ایجاد ایمنی غیر اختصاصی یا ذاتی نقش دارند.

این نوع ایمنی یک ایمنی طولانی مدت است که وقتی یک ماکروفاژ میکروب را هضم می کند و آنتی ژن میکروب را در سطح خود ارائه می دهد تا سایر گلبول های سفید خون را از وجود ذره مهاجم هشدار دهد. سپس سایر گلبول های سفید خون تکثیر و پاسخ ایمنی در برابر عامل بیماری زا را نشان می دهند.

علاوه بر این ، در صورت بروز عفونت مجدد در آینده ، پاتوژن نمایش دهنده آنتی ژن می تواند مستقیماً توسط آنتی بادی ها شناخته شده و هدف قرار گیرد ، به این معنی که پاتوژن به تعبیری توسط سیستم ایمنی بدن “به خاطر سپرده می شود”.

عملکرد ماکروفاژ با جزئیات

فاگوسیتوز

اصطلاح فاگوسیتوز از کلمات یونانی “فاژین” به معنی خوردن ، “کیتوس” یا سلول و “osis” به معنی فرآیند تشکیل شده است. فاگوسیتوز اصطلاحی است که برای توصیف بلع و از بین بردن سلولهای معیوب یا میکروبی استفاده می شود.

هنگامی که التهاب رخ می دهد ، مونوسیت ها دستخوش یکسری تغییرات می شوند و به ماکروفاژ تبدیل می شوند و سلولهایی را هدف قرار می دهند که نیاز به از بین بردن دارند. آنزیم های سلولی درون ماکروفاژ پس از فرو بردن ، ذره بلعیده شده را از بین می برند. برخی از ماکروفاژها به عنوان پاک کننده عمل می کنند ، سلولهای مرده یا نکروزه را از بین می برند در حالی که برخی دیگر با فرو بردن میکروب ها ، ایمنی میزبان را ایجاد می کنند.

هر یک از ماکروفاژها دارای مارکرهای پروتئینی خاصی در سطح سلول هستند. برخی از نمونه ها شامل CD14 ، CD11b ، EMR1 ، MAC-1 / MAC-3 ، لیزوزیم M و CD68 است. این مارکرها را می توان با استفاده از یک فرآیند فنی به نام فلوسایتومتری شناسایی کرد.

یک میکروب یا سلول مرده بلعیده شده که فاگوزوم نامیده می شود ، وزیکولی است که توسط غشا سلول در اطراف میکروب تشکیل می شود. سپس این با لیزوزوم ، وزیکول تخصصی دیگر که حاوی آنزیم های هضم کننده برای از هم پاشیدن محتوای فاگوزوم است ، جوش می خورد. لیزوزوم و فاگوزوم ذوب شده به عنوان فاگولیزوزوم شناخته می شود.

بیشتر ماکروفاژها می توانند چندین ماه زندگی کنند و می توانند صدها باکتری مختلف را قبل از مرگ از بین ببرند. به این ترتیب ماکروفاژها ایمنی غیر اختصاصی یا ذاتی ایجاد می کنند.

ایمنی  اکتسابی

عملکرد دیگر ماکروفاژها هشدار دادن به سیستم ایمنی بدن در برابر حمله میکروبی است. ماکروفاژ پس از خوردن یک میکروب ، پروتئینی را در سطح سلول خود به نام آنتی ژن ارائه می کند که وجود آنتی ژن را به سلول T Helper مربوطه نشان می دهد.

آنتی ژن نمایش داده شده به یک مولکول MHC کلاس II متصل است ، که به عنوان سیگنالی برای سایر گلبول های سفید خون عمل می کند که ماکروفاژ در حقیقت یک مهاجم خارجی نیست حتی اگر آنتی ژنی را نشان می دهد.

با شناسایی یک آنتی ژن ، سلول T Helper سلول های دیگر سیستم ایمنی بدن مانند سلول های T سیتوتوکسیک را فعال می کند تا به سلول آلوده حمله کند.

سلول های T Helper همچنین سلول های B سیستم ایمنی بدن را برای ترشح آنتی بادی تحریک می کنند. هر آنتی ژن دارای آنتی بادی های خاصی است که مقادیر زیادی علیه آن تولید می شود. این آنتی ژن مانند یک امضا توسط آنتی بادی ها به خاطر سپرده می شود ، که در صورت بروز عفونت دیگری ، هر سلول را که در آینده آنتی ژن را نشان می دهد ، به طور مستقیم هدف قرار می دهد. این مصونیت ایجاد شده مصونیت تطبیقی یا اکتسابی نامیده می شود.

مسیر تمایز سلول ماکروفاژ به فوم

ماکروفاژها در هنگام تشکیل و پیشرفت تصلب شرایین به سلولهای فوم تبدیل می شوند. درک روند این تغییر در طول پیشرفت پلاک های آترواسکلروتیک امکان شناسایی ، درمان ها و اقدامات پیشگیرانه برای تصلب شرایین را فراهم می کند.

Atherosclerosis

مهاجرت و تمایز مونوسیت ها

پلاکت ها نقشی اساسی در تنظیم التهاب در محل پلاک آترواسکلروتیک دارند. پلاکت های فعال شده واسطه های پیش التهابی مانند موتیف C-X-C لیگاند کموکاین 12 (CXCL12) را آزاد می کنند. CXCL12 به گیرنده هایی مانند گیرنده کموکاین C-X-C 4 موتیف (CXCR4) و CXCR7 متصل می شود ، که به آن امکان می دهد مهاجرت ، چسبندگی و زنده ماندن سلول ها را تنظیم کند. افزایش ترشح CXCL12 مشتق از پلاکت با تعداد بیشتری سلول فوم مرتبط است ، زیرا CXCL12 می تواند باعث تشکیل ماکروفاژها شود که به نوبه خود می تواند به سلولهای فوم تبدیل شود.

مقدار پلاکت در محل آسیب اندوتلیال عروقی افزایش یافته است. ترشح CXCL12 از پلاکت ها با اتصال به CXCR4 باعث مهاجرت مونوسیت ها می شود. اتصال CXCL12 به CXCR7 باعث چسبیدن مونوسیت ها به لایه زیر اندوتلیال می شود که در پلاکت ها غنی شده است.

نقش ماکروفاژها در تصلب شرایین

ماکروفاژها نقشی اساسی در تشکیل تصلب شرایین دارند. هنگامی که دیواره اندوتلیال درون رگ آسیب دیده باشد ، مونوسیت ها در فضای زیر اندوتلیال به کار گرفته می شوند و شروع به تمایز ماکروفاژهای M1 می کنند. این ماکروفاژها همچنین سیتوکین های پیش التهابی مانند فاکتور محرک کلنی ماکروفاژ (M-CSF) را آزاد می کنند که باعث تمایز مونوسیت های بیشتر به ماکروفاژهای M1 می شود. ماکروفاژها همچنین کموکین هایی را آزاد می کنند ، مانند گیرنده C-C کموکین 7 (CCR7) ، که منجر به مهاجرت مونوسیت های بیشتر به محل پلاک می شود.

این تعداد ماکروفاژهای M1 موجود را افزایش می دهد ، که اجازه می دهد پاسخ بیشتری در برابر رگه های چربی آترواسکلروتیک ایجاد شود. این پاسخ باعث به کارگیری سایر عوامل ایمنی و فاگوسیتوز پلاکت ها و کلسترول لیپوپروتئین با چگالی کم (LDL-C) می شود. ماکروفاژهای ضد التهابی M2 نیز در ضایعات پیشرفته تصلب شرایین وجود دارد.

این نوع ماکروفاژ توسط اینترلوکین (IL-4 یا IL-10 ) القا می شود. ماکروفاژهای M2 میزان IL-10 را افزایش داده و ترشح IL-12 را سرکوب می کنند ، که التهاب بیش از حد را کاهش می دهد و تولید کلاژن و فیبروز را که به بهبود کمک می کند ، تسهیل می کند. ماکروفاژها می توانند فنوتیپ خود را از عقب و جلو از M1 به M2 تغییر دهند. مطالعات قبلی نشان داده است که افزایش تمایز M1 به M2 با رگرسیون پلاک در مدلهای موش آترواسکلروتیک ارتباط دارد.

انتقال ماکروفاژ به سلول فوم

القای تشکیل سلول فوم دلایل مختلفی دارد. برجسته ترین آن مرگ ماکروفاژهای ناشی از فاگوسیتوز بیش از حد لیپوپروتئین با چگالی کم (LDL) است. تحریک ماکروفاژها توسط لیگاندهای خاص و همچنین سیگنالینگ ناشی از پاتوژن نیز به تشکیل سلولهای فوم از ماکروفاژها کمک می کند.

فاگوسیتوز لیپوپروتئین های با چگالی کم

انتقال از ماکروفاژها به سلولهای فوم یک مرحله اساسی است که هنگام تشکیل رگه های چربی در طول ایجاد پلاک های تصلب شرایین اتفاق می افتد. تشکیل سلولهای کف زمانی اتفاق می افتد که ماکروفاژها بیش از حد بسیاری از انواع LDL را درگیر کنند، از جمله LDL اکسید شده (OxLDL) و LDL حداقل اصلاح شده (mmLDL)، که منجر به مرگ ماکروفاژها می شود به محض اینکه بیش از حد از LDL اشباع شوند. این در رگه های چرب رخ می دهد، که مرحله اولیه رشد پلاک آترواسکلروتیک است. تجمع سلول های فوم با پیشرفت تشکیل پلاک و ایجاد پلاک های ناپایدار به توسعه آترواسکلروز کمک می کند.

سیگنالینگ لیپیدی

پلی ساکارید لیپیدی (LPS) از طریق گیرنده شماره 4 (TLR4) سیگنال می دهد تا پاسخ ایمنی را از طریق فعال سازی تولید NF-kB ، AP-1 یا IFN فعال کند. سیگنالهای OxLDL از طریق TLR4 ، و همچنین CD36 و TLR6 ، که باعث کاهش پاسخ ایمنی LPS- القا شده و باعث ایجاد سلولهای فوم می شود. این سیگنالینگ وضعیت متابولیکی ماکروفاژها را تغییر می دهد و در نتیجه باعث کاهش جریان کلسترول می شود ، که باعث افزایش تشکیل سلول های فوم می شود.

سیگنالینگ ناشی از پاتوژن

عوامل بیماری زا می توانند باعث جذب LDL توسط ماکروفاژها شوند که منجر به تشکیل سلولهای فوم می شود. Porphyromonas gingivalis و Chlamydia pneumoniae دو پاتوژن هستند که اعتقاد بر این است که با توسعه تصلب شرایین در ارتباط هستند. تحقیقات با استفاده از ماکروفاژهای مشتق شده از مغز استخوان (BMDM) کشف کرد که هر دو گونه P. gingivalis و C. pneumoniae باعث ایجاد سلولهای فوم می شوند.

عفونت با هر دوی این عوامل بیماری زا باعث ترشح سیتوکین ها مانند TNF-α و IL-6 می شود ، در حالی که عفونت C. pneumoniae نیز باعث ترشح IL-1β می شود. این تغییرات منجر به پاسخ پیش التهابی در ماکروفاژها می شود که به تشکیل سلول های فوم کمک می کنند.

عوارض آترواسکلروز

همانطور که بحث شد ، تشکیل سلولهای فوم باعث پیشرفت رگه های چربی می شود که در نهایت به پلاک های بسیار پیشرفته تبدیل می شوند. این تغییر منجر به تصلب شرایین در عروق یک فرد می شود. پلاک ها می توانند عروق را باریک کنند و حتی منجر به تشکیل لخته های خون شوند. به همین دلیل ، تصلب شرایین اغلب به بیماری هایی مانند بیماری عروق کرونر قلب و سکته مغزی تبدیل می شود.

روشن سازی مکانیسم های ماکروفاژ برای تمایز سلول های فوم باعث می شود تا ما از جهت مدیریت تصلب شرایین در مسیر درست قرار بگیریم.

تفاوت بین فاگوسیت، ماکروفاژ ، نوتروفیل و ائوزینوفیل چیست؟

همه اینها سلولهای مختلف موجود در سیستم ایمنی بدن هستند که در مبارزه با اجسام خارجی (مانند میکروب ها) یا پاکسازی سلولهای مرده نقش دارند.

فاگوسیتها و فاگوسیتوزها

وقتی بدن توسط عوامل عفونی مانند برخی میکروب ها شکسته شود ، با قسمت های مختلف سیستم ایمنی بدن روبرو می شوند. به طور کلی فاگوسیت اصطلاحی گسترده است که به هر سلولی که فاگوسیتوز را انجام می دهد گفته می شود.

Phagocytosis

در فاگوسیتوز ، فاگوسیت ها سلولهای بزرگ پروکاریوتی ، مانند باکتریها ، یا سلولهای یوکاریوتی ، مانند سلولهای مخمر یا سلولهای مرده (> 0.5 میکرومتر) را برای از بین بردن آنها ، یا ذرات کوچک را برای از بین بردن آنها در گردش می بلعند.

این فرآیند اولین بار توسط Metchnikoff توصیف شد ، وی هنگام انجام کار خود بر روی کک آب ، دافنیا ، کلمه “فاگوسیت” را معرفی کرد.

اگرچه در یوکاریوت های پایین عمدتاً فاگوسیتوز برای بدست آوردن مواد مغذی مورد استفاده قرار می گیرد ، اما در یوکاریوت های بالاتر فاگوسیت ها عمدتاً در از بین بردن عوامل بیماری زای مهاجم نقش دارند ، بنابراین بخشی از سیستم ایمنی بدن را تشکیل می دهند.

ماکروفاژها

ماکروفاژ نوعی گلبول سفید است که فاگوسیت است. آنها لاشخورهایی هستند که برای از بین بردن سلول های مرده و اجسام خارجی مانند میکروب های بیماریزا به طور مداوم در حال حرکت هستند. این امر با تولید ترکیباتی مانند اکسید نیتریک اتفاق می افتد.

Macrophage cell isolated on black background, monocyte, close-up view of immune cell

آنها به طور خاص بر خلاف آنتی ژن خاصی عمل نمی کنند و بنابراین بخشی از سیستم ایمنی ذاتی در نظر گرفته می شوند.

مصونیت ذاتی به قسمت هایی از سیستم ایمنی بدن گفته می شود که ابتدا فعال می شوند ، بنابراین اولین خط دفاعی در برابر عوامل بیماری زا تشکیل می شود.

آنها از مونوسیت گرفته شده اند که به نوبه خود از سلولهای بنیادی خونساز در مغز استخوان ناشی می شوند.

آنها می توانند ماکروفاژهای ثابت یا ماکروفاژهای سرگردان باشند. ماکروفاژهای ثابت در مناطقی که بیشتر در معرض حمله پاتوژن هستند ، مانند ریه ها یا روده قرار دارند.

ماکروفاژهای سرگردان در جریان خون و غدد لنفاوی حرکت می کنند تا مهاجمان را تشخیص دهند. بنابراین ، می توان آنها را در چندین منطقه از بدن یافت.

ماکروفاژها مانند سیتوکین ها مولکول های التهابی تولید می کنند و این می تواند سایر پاسخ های ایمنی را فعال کند.

همچنین ، ماکروفاژها می توانند پلی بین سیستم ایمنی ذاتی و سازگار باشند. ماکروفاژها قادر به “پردازش و ارائه” آنتی ژن های خاص به سلول های T هستند که سلول های اصلی سیستم ایمنی سازگار هستند.

نوتروفیل ها

نوتروفیل ها فراوان ترین گلبول های سفید خون در انسان هستند و از گرانولوسیت ها ناشی می شوند. آنها همچنین ماهیت فاگوسیتی دارند و Metchnikoff نوتروفیل ها را “فاگوسیت کهن الگویی” نامید.

نوتروفیل ها اولین سلول های ایمنی هستند که می توانند از طریق سیتوکین های تولید شده توسط ماکروفاژها جذب شوند. بنابراین ، نوتروفیل ها نیز بخشی از سیستم ایمنی ذاتی هستند.

عملکرد ضد میکروبی نوتروفیل ها نسبت به ماکروفاژها قوی تر است و آنها چندین روش میکروب کش دارند.

Neutrophil, a white blood cell

یکی از راه های کشتن یک جسم خارجی تولید گونه های اکسیژن واکنش پذیر یا استفاده از چندین پروتئین ضد میکروبی است.

میلوپراکسیداز آنزیمی حیاتی است که در نوتروفیل ها وجود دارد و در فعالیت ضد میکروبی اکسیداتیو نوتروفیل ها نقش دارد.

نوتروفیل ها همچنین می توانند عوامل ضد میکروبی را آزاد کرده ، و همچنین تله های خارج سلولی (NETs) را برای “گرفتن” عوامل بیماری زا تشکیل دهند.

ائوزینوفیل ها

ائوزینوفیل ها نیز نوعی گلبول سفید هستند که از گرانولوسیت ها نیز بوجود می آیند. آنها گرانولهایی دارند که می توانند توسط ائوزین رنگ آمیزی شوند. آنها مانند سایر سلولهای خونی در هنگام خونسازی در مغز استخوان تولید می شوند.

ائوزینوفیل ها بخشی از سیستم ایمنی ذاتی هستند و با ترشح مولکول های التهابی و پروتئین های کاتیونی سیتوتوکسیک در برابر حملات خارجی عمل می کنند.

عملکرد اصلی ائوزینوفیل ها در برابر انگل های بزرگتر است که نمی توان به راحتی فاگوسیتوز کرد. با این حال ، آنها همچنین در ایجاد آسم و آلرژی نقش دارند و تعداد آنها در کسانی که آسم یا آلرژی دارند بیشتر است. ترشح مولکول های التهابی و پروتئین های کاتیونی سیتوتوکسیک نه تنها انگلی را از بین می برد ، بلکه باعث آسیب به بافت میزبان می شود.

تفاوت بین نوتروفیل ها و ائوزینوفیل ها

هر دو نوتروفیل و ائوزینوفیل دارای یک هسته چند لوب هستند ، که آنها را از سلولهای سفید خون دیگر مانند ماکروفاژها ، مونوسیت ها و لنفوسیت ها متمایز می کند.

ائوزینوفیل ها را می توان با ائوزین لکه دار کرد که منجر به ایجاد لکه ای به رنگ قرمز آجری می شود ، در حالی که نوتروفیل ها به رنگ صورتی رنگ می شوند.

نوتروفیل ها در بدن بیشتر هستند. 40-75٪ گلبولهای سفید خون نوتروفیل هستند ، در حالی که تنها 1-6٪ گلبولهای سفید خون ائوزینوفیل هستند. ائوزینوفیل ها بزرگتر هستند. قطر نوتروفیل ها 9 میکرومتر است ، در حالی که قطر ائوزینوفیل 12–17 میکرومتر است.

نوتروفیل ها برای مدت طولانی دوام نمی آورند ، 5-90 ساعت زنده می مانند ، در حالی که ائوزینوفیل ها 8-12 ساعت در گردش خون ، یا 8-12 روز در بافت ها دوام می آورند.

اگرچه نوتروفیل ها و ائوزینوفیل ها هر دو سلول میلوئیدی هستند (همراه با مونوسیت ها / ماکروفاژها و سایر سلول ها) ، اما از نظر ساختار و نحوه عملکرد آنها در برابر تهاجمات متفاوت است. نوتروفیل ها فاگوسیتیک هستند و بنابراین سهم آنها در پاسخ ایمنی ذاتی از طریق فاگوسیتوز میکروب های کوچک است ، در حالی که ائوزینوفیل ها مولکول های التهابی و پروتئین های کاتیونی سیتوتوکسیک را آزاد می کنند تا انگلهای بزرگ را هدف قرار دهند.

همچنین ، ائوزینوفیل ها می توانند توسط غیر پاتوژن ها فعال شوند و منجر به یک واکنش التهابی آسیب رسان مانند آسم و آلرژی شوند.

همچنین بخوانید:

• پروتئین های پلاسما (Plasma Proteins): تعریف، ساختار و کارکردها
• لیزوزوم چیست؟ تعریف، ساختار، عملکرد و انواع
• بازوفیل چیست؟ تعریف، ساختار، ایمنی و عملکرد
• ائوزینوفیل چیست؟ تعریف، ساختار، نقش ایمنی و کارکردها
• رتیکولوسیت‌ چیست؟ نحوه شمارش رتیکولوسیت‌
• خونسازی و شناخت انواع سلول های خونی

منبع