Macrófagos são células do sistema fagocitário mononuclear que são capazes de capturar e digerir partículas estranhas ou restos celulares no corpo. Possuem núcleo oval, grande quantidade de citoplasma e o diâmetro do macrófago varia de 15 a 80 μm.

Além dos macrófagos, o sistema fagocitário mononuclear inclui seus precursores - monoblastos e promonócitos. Os macrófagos têm funções semelhantes às dos neutrófilos, mas estão envolvidos em algumas reações imunológicas e inflamatórias nas quais os neutrófilos não participam.

Os monócitos são formados na medula óssea na forma de promonócitos, depois entram no sangue, a partir do sangue através da diapedese, os monócitos se espremem nas lacunas entre as células endoteliais dos vasos sanguíneos e entram no tecido. Lá eles se tornam macrófagos; a maioria deles se acumula no baço, pulmões, fígado e medula óssea, onde desempenham funções específicas.

Os fagócitos mononucleares têm duas funções principais, que são desempenhadas por dois tipos de células:

- macrófagos profissionais que eliminam antígenos corpusculares;

- células apresentadoras de antígenos, que estão envolvidas na captação, processamento e apresentação de antígeno às células T.

Os macrófagos incluem histiócitos do tecido conjuntivo, monócitos sanguíneos, células de Culfer do fígado, células das paredes dos alvéolos pulmonares e paredes peritoneais, células endoteliaiscapilaresórgãos hematopoiéticos, histiócitos de tecido conjuntivo.

Os macrófagos têm uma série de características funcionais:

- capacidade de aderir ao vidro;

- capacidade de absorver líquidos;

- capacidade de absorver partículas sólidas.

Os macrófagos têm a capacidade de quimiotaxia - esta é a capacidade de se mover em direção à fonte da inflamação devido à diferença no conteúdo de substâncias dentro e fora das células. Os macrófagos são capazes de produzir componentes do complemento, que desempenham papel importante na formação de complexos imunes, secretam lisozima, que proporciona ação bacteriana, produzem interferon, que inibe a proliferação de vírus, fibronectina, fundamental no processo de adesão. Os macrófagos produzem pirogênio, que afeta o centro termorregulador, o que contribui para o aumento da temperatura necessária ao combate à infecção. Outra função importante de um macrófago é a “apresentação” de antígenos estranhos. O antígeno absorvido é decomposto nos lisossomos, seus fragmentos saem da célula e interagem em sua superfície comcom uma molécula de proteína semelhante ao HLA‑DR formam um complexo que libera interleucina I, que entra nos linfócitos, que subsequentemente fornece uma resposta imunológica.

Além do acima exposto, os macrófagos desempenham uma série de funções importantes, por exemplo, a produção de tromboplastina tecidual, que auxilia na coagulação do sangue.

Este artigo discutirá o mecanismo de formação da imunidade, ou seja, as propriedades do corpo para proteger suas células de substâncias estranhas (antígenos) ou patógenos (bactérias e vírus). A imunidade pode ser formada de duas maneiras. A primeira é chamada humoral e é caracterizada pela produção de proteínas protetoras especiais - gamaglobulinas, e a segunda é celular, que se baseia no fenômeno da fagocitose. É causada pela formação de células endócrinas e especiais em órgãos: linfócitos, monócitos, basófilos, macrófagos.

Células macrófagas: o que são?

Os macrófagos, juntamente com outras células protetoras (monócitos), são as principais estruturas da fagocitose - o processo de captura e digestão de substâncias estranhas ou agentes patogênicos que ameaçam o funcionamento normal do corpo. O descrito foi descoberto e estudado pelo fisiologista russo I. Mechnikov em 1883. Ele também estabeleceu que a imunidade celular inclui a fagocitose – uma reação protetora que protege o genoma celular dos efeitos prejudiciais de agentes estranhos chamados antígenos.

Você precisa entender a questão: macrófagos - que tipo de células são? Vamos relembrar sua citogênese. Essas células são derivadas de monócitos que deixaram a corrente sanguínea e entraram nos tecidos. Este processo é denominado diapedese. Seu resultado é a formação de macrófagos no parênquima do fígado, pulmões, gânglios linfáticos e baço.

Por exemplo, os macrófagos alveolares entram primeiro em contato com substâncias estranhas que entram no parênquima pulmonar através de receptores especiais. Essas células imunológicas então absorvem e digerem antígenos e patógenos, protegendo assim os órgãos respiratórios de patógenos e suas toxinas, bem como destruindo partículas de produtos químicos tóxicos que entram nos pulmões com uma porção de ar durante a inalação. Além disso, está comprovado que, em termos de nível de atividade imunológica, os macrófagos alveolares são semelhantes às células sanguíneas protetoras - os monócitos.

Características da estrutura e funções das células imunológicas

As células fagocíticas possuem uma estrutura citológica específica, que determina as funções dos macrófagos. São capazes de formar pseudópodes, que servem para capturar e envolver partículas estranhas. O citoplasma contém muitas organelas digestivas - lisossomos, que garantem a lise de toxinas, vírus ou bactérias. Também estão presentes mitocôndrias que sintetizam moléculas de ácido adenosina trifosfórico, que é a principal substância energética dos macrófagos. Existe um sistema de tubos e túbulos - o retículo endoplasmático com organelas sintetizadoras de proteínas - ribossomos. É necessária a presença de um ou mais núcleos, muitas vezes de formato irregular. Os macrófagos multinucleados são chamados simplastos. São formados a partir da cariocinese intracelular, sem separação do próprio citoplasma.

Tipos de macrófagos

O seguinte deve ser levado em consideração ao usar o termo “macrófagos”, que este não é um tipo de estrutura imunológica, mas um citossistema heterogêneo. Por exemplo, existem células protetoras fixas e livres. O primeiro grupo inclui macrófagos alveolares, fagócitos do parênquima e cavidades de órgãos internos. Além disso, células imunes fixas estão presentes em osteoblastos e gânglios linfáticos. Os órgãos de armazenamento e hematopoiéticos - fígado, baço e - também contêm macrófagos fixos.

O que é imunidade celular

Órgãos hematopoiéticos imunes periféricos, representados pelas amígdalas, baço e gânglios linfáticos, formam um sistema funcionalmente unificado responsável pela hematopoiese e pela imunogênese.

O papel dos macrófagos na formação da memória imunológica

Após o contato do antígeno com células capazes de fagocitose, estas são capazes de “lembrar” o perfil bioquímico do patógeno e responder produzindo anticorpos à sua reentrada em uma célula viva. Existem duas formas de memória imunológica: positiva e negativa. Ambos são o resultado da atividade de linfócitos formados no timo, baço, placas das paredes intestinais e gânglios linfáticos. Estes incluem derivados de linfócitos - monócitos e células - macrófagos.

A memória imunológica positiva é, em essência, uma justificativa fisiológica para o uso da vacinação como método de prevenção de doenças infecciosas. Como as células de memória reconhecem rapidamente os antígenos contidos na vacina, elas respondem imediatamente com a rápida formação de anticorpos protetores. O fenômeno da memória imunológica negativa é levado em consideração na transplantologia para reduzir o nível de rejeição de órgãos e tecidos transplantados.

A relação entre os sistemas hematopoiético e imunológico

Todas as células utilizadas pelo organismo para protegê-lo de patógenos patogênicos e substâncias tóxicas são formadas na medula óssea vermelha, que também é um órgão hematopoiético. ou o timo, que pertence ao sistema endócrino, funciona como a estrutura principal do sistema imunológico. No corpo humano, tanto a medula óssea vermelha como o timo são essencialmente os principais órgãos da imunogénese.

As células fagocíticas destroem os patógenos, o que geralmente é acompanhado por fenômenos inflamatórios nos órgãos e tecidos infectados. Eles produzem uma substância especial - o fator ativador de plaquetas (PAF), que aumenta a permeabilidade dos vasos sanguíneos. Assim, um grande número de macrófagos do sangue atinge o local do patógeno patogênico e o destrói.

Tendo estudado os macrófagos - que tipo de células são, em que órgãos são produzidos e que funções desempenham - ficámos convencidos de que, juntamente com outros tipos de linfócitos (basófilos, monócitos, eosinófilos), são as principais células do sistema imunitário sistema.

As células do sistema macrófago incluem:

células de Kupffer do fígado;

Todas essas células têm propriedades comuns, o que permite que sejam combinadas em um sistema fisiológico:

A formação de macrófagos ocorre em várias etapas:

célula tronco;

monoblasto;

promonócito;

monócito da medula óssea;

monócito do sangue periférico;

macrófago tecidual.

As células do sistema macrófago participam dos processos imunológicos do corpo; por exemplo, para o desenvolvimento de uma resposta imune direcionada, é necessária uma interação primária do antígeno com o macrófago. O macrófago processa o antígeno em uma forma imunogênica, depois entra em contato com os linfócitos, levando à sua estimulação imunológica. Em geral, a resposta imune ocorre após uma interação de vários estágios de macrófagos com linfócitos G e B

O sistema macrófago (sistema macrophagorum) é um conjunto de células do germe monocítico da mielopoiese, capazes de fagocitose, que participa da formação da imunidade e da manutenção da constância do meio interno do corpo (sinônimos - aparelho reticuloendotelial, fagócito mononuclear sistema).

Os órgãos de concentração de células do sistema reticuloendotelial são a medula óssea, o baço e os gânglios linfáticos. Essa coleção de células é chamada de sistema macrófago porque seus principais elementos são os histiócitos.

As células do sistema macrófago incluem:

• células reticulares e endoteliais do fígado, baço, medula óssea, gânglios linfáticos;
• células de Kupffer do fígado;
• macrófagos – histiócitos de tecido conjuntivo frouxo;
• células da adventícia do sangue e grandes vasos linfáticos.

Todas essas células têm propriedades comuns, o que permite que sejam combinadas em um sistema fisiológico:

• capacidade de absorver substâncias suspensas no sangue;
• a capacidade de fagocitose - o processo de captura e digestão de patógenos de doenças infecciosas e células mortas;
• participação na hematopoiese de duas maneiras - a destruição de células sanguíneas obsoletas usando os produtos de sua destruição; a formação de células sanguíneas, cuja célula-mãe é a célula reticular (formam-se ilhas hematopoiéticas ao redor do macrófago central, que organiza a eritropoiese da ilhota eritroblástica);
• participação em reações imunes através da formação de anticorpos em derivados celulares do sistema reticuloendotelial;
• função metabólica – participação dos macrófagos no metabolismo do ferro.

A formação de macrófagos ocorre em várias etapas:

• célula tronco;
• monoblasto;
• promonócito;
• monócito da medula óssea;
• monócito do sangue periférico;
• macrófago tecidual.

As células emergem da medula óssea no estágio de monócitos ou promonócitos e depois circulam no sangue por 36 horas.

Os macrófagos dos tecidos e das cavidades serosas têm formato quase esférico, superfície dobrada e o citoplasma contém um grande número de vacúolos digestivos - lisossomos e fagolisossomos. No interior dos lisossomas existem enzimas hidrolíticas, graças às quais se realiza a digestão das substâncias absorvidas. Os macrófagos, entre outras coisas, são células secretoras e secretam lisozima, elastase, colagenase, fatores do complemento C2, C3, C4, C5, ativadores de plasminogênio, interferon.

As células do sistema macrófago participam dos processos imunológicos do corpo; por exemplo, para o desenvolvimento de uma resposta imune direcionada, é necessária uma interação primária do antígeno com o macrófago. O macrófago processa o antígeno em uma forma imunogênica, depois entra em contato com os linfócitos, levando à sua estimulação imunológica. Em geral, a resposta imune ocorre após uma interação em vários estágios dos macrófagos com os linfócitos G e B.

Dushkin Mikhail Ivanovich – Doutor em Ciências Médicas, Professor, Chefe do Laboratório de Mecanismos Celulares Moleculares de Doenças Terapêuticas do Instituto de Terapia da Seção Siberiana da Academia Russa de Ciências Médicas (Novosibirsk).
Autor e coautor de mais de 100 artigos científicos e 3 patentes.

Há cento e trinta anos, um notável explorador russo Eu. eu. Mechnikov Em experimentos com larvas de estrelas do mar do Estreito de Messina, ele fez uma descoberta surpreendente que mudou radicalmente não apenas a vida do futuro ganhador do Nobel, mas também virou de cabeça para baixo as ideias da época sobre o sistema imunológico.

Colocando um espinho rosa no corpo transparente da larva, o cientista descobriu que a lasca estava cercada e atacada por grandes células amebóides. E se o corpo estranho fosse pequeno, essas células errantes, que Mechnikov chamou fagócitos(do grego Φάγος - devorador), poderia absorver completamente o alienígena.

Durante muitos anos acreditou-se que os fagócitos desempenhavam “funções” no corpo. No entanto, a investigação dos últimos anos demonstrou que, devido à sua enorme plasticidade funcional, estas células também estão envolvidas em muitos processos metabólicos, imunológicos e inflamatórios, tanto normalmente como na patologia. Isto torna os fagócitos um alvo promissor no desenvolvimento de estratégias de tratamento para uma série de doenças humanas graves.

Móvel células do sistema imunológico– fagócitos ou macrófagos, estão presentes em quase todos os tecidos do corpo. .

Dependendo do seu microambiente, os macrófagos teciduais podem desempenhar várias funções especializadas. Por exemplo, macrófagos do tecido ósseo - osteoclastos, também remove a hidroxiapatita de cálcio do osso. Se esta função for insuficiente, desenvolve-se a doença do mármore - o osso torna-se excessivamente compactado e ao mesmo tempo frágil.

Mas talvez a propriedade mais surpreendente dos macrófagos tenha sido a sua enorme plasticidade, ou seja, a capacidade de alterar o seu programa transcricional (“ligando” certos genes) e a sua aparência (fenótipo). A consequência desta característica é a elevada heterogeneidade da população celular de macrófagos, entre as quais não existem apenas células “agressivas” que defendem o organismo hospedeiro; mas também células com função “polar”, responsáveis ​​pelos processos de restauração “pacífica” dos tecidos danificados.

"ANTENAS" LIPÍDICAS

O macrófago deve seu potencial de “muitas faces” à organização incomum do material genético – a chamada cromatina aberta. Esta variante incompletamente estudada da estrutura do genoma celular proporciona uma rápida mudança no nível de expressão(atividade) dos genes em resposta a vários estímulos.

O desempenho de uma função específica por um macrófago depende da natureza dos estímulos que recebe. Se o estímulo for reconhecido como “estranho”, então ocorre a ativação dos genes (e, consequentemente, das funções) do macrófago que visam destruir o “alienígena”. Porém, o macrófago também pode ser ativado por moléculas sinalizadoras do próprio corpo, que induzem essa célula imune a participar da organização e regulação do metabolismo. Assim, em condições de “tempos de paz”, ou seja, na ausência de um patógeno e do processo inflamatório por ele causado, os macrófagos participam da regulação da expressão dos genes responsáveis.

A integração entre as direções “pacíficas” e “militares” mutuamente exclusivas do trabalho dos macrófagos é realizada alterando a atividade dos receptores no núcleo da célula, que são um grupo especial de proteínas reguladoras.

Entre estes receptores nucleares, merecem destaque especial os chamados sensores lipídicos, ou seja, proteínas capazes de interagir com lipídios (por exemplo, ácidos graxos oxidados ou derivados de colesterol) (Smirnov, 2009). A interrupção dessas proteínas reguladoras sensíveis aos lipídios nos macrófagos pode causar distúrbios metabólicos sistêmicos. Por exemplo, uma deficiência em macrófagos de um destes receptores nucleares, designado como PPAR-gama, leva ao desenvolvimento de diabetes tipo 2 e a um desequilíbrio no metabolismo de lipídios e carboidratos em todo o corpo.

Esta é a aparência de um macrófago (parte superior)/células espumosas (parte inferior) obtidas pela introdução de um polissacarídeo bacteriano sob um microscópio fluorescente. Inclusões lipídicas verdes, coradas com um corante especial, podem ocupar mais da metade do citoplasma celular.

METAMORFOSE CELULAR

Na comunidade heterogênea de macrófagos, com base nas características básicas que determinam suas funções fundamentais, distinguem-se três subpopulações celulares principais: macrófagos M1, M2 E Mox, que estão envolvidos, respectivamente, nos processos de tecidos danificados, bem como no corpo contra o estresse oxidativo.

Macrófago "clássico" M1é formado a partir de uma célula precursora ( monócito) sob a influência de uma cascata de sinais intracelulares desencadeados após o reconhecimento de um agente infeccioso por meio de receptores especiais localizados na superfície celular.

Educação do "Comedor" M1 ocorre como resultado de uma poderosa ativação do genoma, acompanhada pela ativação da síntese de mais de uma centena de proteínas - as chamadas fatores inflamatórios. Estes incluem enzimas que promovem a geração de radicais livres de oxigênio; proteínas que atraem outras células do sistema imunológico para o local da inflamação, bem como proteínas que podem destruir a membrana bacteriana; citocinas inflamatórias– substâncias que têm propriedades para ativar células imunológicas e têm efeito tóxico no resto do ambiente celular. Ativado na célula fagocitose e o macrófago começa a destruir e digerir ativamente tudo o que aparece em seu caminho (Shvarts, Svistelnik, 2012). É assim que surge um foco de inflamação.

Porém, já nos estágios iniciais do processo inflamatório, o macrófago M1 começa a secretar ativamente e substâncias anti-inflamatórias– moléculas lipídicas de baixo peso molecular. Esses sinais de “segunda camada” começam a ativar os sensores lipídicos acima mencionados em novos monócitos “recrutas” que chegam ao local da inflamação. Uma cadeia de eventos é desencadeada dentro da célula, como resultado do envio de um sinal de ativação para certas seções regulatórias do DNA, aumentando a expressão de genes responsáveis ​​​​por harmonizar o metabolismo e simultaneamente suprimindo a atividade “pró-inflamatória” (ou seja, provocando inflamação) genes (Dushkin, 2012).

Assim, como resultado da ativação alternativa, os macrófagos são formados M2, que completam o processo inflamatório e promovem a restauração tecidual. População M2 os macrófagos podem, por sua vez, ser divididos em grupos dependendo da sua especialização: ; , bem como tecido conjuntivo.

Outro grupo de macrófagos - Musgo, é formado nas condições do chamado estresse oxidativo quando aumenta o risco de danos aos tecidos pelos radicais livres. Por exemplo, Moss constitui cerca de um terço de todos os macrófagos em uma placa aterosclerótica. Estas células imunitárias não são apenas resistentes aos próprios factores prejudiciais, mas também participam na defesa antioxidante do corpo (Gui et al., 2012).

KAMIKAZE ESPUMO

Uma das metamorfoses mais intrigantes de um macrófago é a sua transformação no chamado celula de espuma. Essas células foram encontradas em placas ateroscleróticas e receberam esse nome devido à sua aparência específica: . Em essência, uma célula espumosa é o mesmo macrófago M1, mas transbordando de inclusões gordurosas, consistindo principalmente de compostos insolúveis em água de colesterol e ácidos graxos.
Dependendo do seu microambiente, os macrófagos podem mudar radicalmente o seu fenótipo, cada vez desempenhando funções literalmente “polares”. Os macrófagos M1 protegem o corpo de agentes infecciosos, os macrófagos M2 supervisionam os processos de restauração dos tecidos danificados e os macrófagos Mox participam da defesa antioxidante do corpo.

Foi apresentada uma hipótese, que se tornou geralmente aceita, que. No entanto, foi posteriormente descoberto que o acúmulo de lipídios e um aumento dramático (dezenas de vezes!) na taxa de síntese de vários lipídios em macrófagos podem ser provocados experimentalmente apenas pela inflamação, sem qualquer participação de lipoproteínas de baixa densidade ( Dushkin, 2012).

Os macrófagos são formados a partir de células precursoras (monócitos) já nas primeiras horas de inflamação causada por um determinado estímulo (por exemplo, uma bactéria). Macrófagos M1 e células espumosas começam a produzir fatores pró-inflamatórios e metabólitos de oxigênio e capturam ativamente moléculas “estranhas”. Nos dias 1-3 do processo inflamatório, as células espumosas começam a secretar fatores antiinflamatórios que ativam os sensores lipídicos dos monócitos que migram da corrente sanguínea para o local da inflamação. É assim que os macrófagos M2 são formados. As próprias células espumosas morrem durante a morte celular programada (apoptose) e são engolidas por macrófagos M2. Este é um sinal sobre o fim da inflamação (dia 5). A foto mostra microscopia de contraste de fase de células obtidas da cavidade peritoneal de camundongos com inflamação.

Esta suposição foi confirmada por observações clínicas: descobriu-se que a transformação de macrófagos em células espumosas ocorre em várias doenças de natureza inflamatória: nas articulações - na artrite reumatóide, no tecido adiposo - no diabetes, nos rins - na insuficiência aguda e crônica , no tecido cerebral - com encefalite. No entanto, foram necessários cerca de vinte anos de pesquisa para entender como e por que um macrófago durante a inflamação se transforma em uma célula repleta de lipídios.

Descobriu-se que a ativação de vias de sinalização pró-inflamatórias em macrófagos M1 leva ao “desligamento” dos mesmos sensores lipídicos que, em condições normais, controlam e normalizam o metabolismo lipídico (Dushkin, 2012). Quando estão “desligados”, a célula começa a acumular lipídios. Ao mesmo tempo, as inclusões lipídicas resultantes não são de forma alguma reservatórios passivos de gordura: os lipídios incluídos em sua composição têm a capacidade de aumentar as cascatas de sinalização inflamatória. O principal objetivo de todas essas mudanças dramáticas é ativar e fortalecer a função protetora do macrófago por qualquer meio, visando destruir “estranhos” (Melo, Drorak, 2012).

No entanto, níveis elevados de colesterol e ácidos gordos têm um custo para a célula espumosa - estimulam a sua morte através de apoptose, morte celular programada. Um fosfolipídio é encontrado na superfície externa da membrana dessas células “condenadas” fosfatidilserina, normalmente localizado dentro da cela: seu aparecimento no exterior é uma espécie de “sinal de morte”. Este é o sinal “coma-me” que os macrófagos M2 percebem. Ao absorver células espumosas apoptóticas, elas começam a secretar ativamente mediadores do estágio final e restaurador da inflamação.

ALVO FARMOCOLÓGICO

A inflamação como um processo patológico típico e a principal participação dos macrófagos nele é, em um grau ou outro, um componente importante principalmente de doenças infecciosas causadas por vários agentes patológicos, de protozoários e bactérias a vírus: infecções por clamídia, tuberculose, leishmaniose, tripanossomíase , etc. Ao mesmo tempo, os macrófagos, como mencionado acima, desempenham um papel importante, senão de liderança, no desenvolvimento das chamadas doenças metabólicas: aterosclerose (o principal culpado das doenças cardiovasculares), diabetes, doenças neurodegenerativas do cérebro (doença de Alzheimer e Parkinson, consequências de acidentes vasculares cerebrais e lesões cranioencefálicas), artrite reumatóide e câncer.

O conhecimento moderno sobre o papel dos sensores lipídicos na formação de diversos fenótipos de macrófagos tornou possível desenvolver uma estratégia de controle dessas células em diversas doenças.

Assim, descobriu-se que, no processo de evolução, os bacilos da clamídia e da tuberculose aprenderam a usar sensores lipídicos de macrófagos para estimular uma ativação alternativa (em M2) de macrófagos que não seja perigosa para eles. Graças a isso, a bactéria da tuberculose absorvida pelo macrófago pode, nadando como queijo na manteiga em inclusões lipídicas, aguardar com calma sua liberação e, após a morte do macrófago, multiplicar-se, utilizando o conteúdo das células mortas como alimento (Melo, Drorak, 2012).

Se neste caso utilizarmos ativadores sintéticos de sensores lipídicos, que evitam a formação de inclusões gordurosas e, consequentemente, evitam a transformação “espumosa” do macrófago, então é possível suprimir o crescimento e reduzir a viabilidade de patógenos infecciosos. Pelo menos em experimentos com animais, já foi possível reduzir significativamente a contaminação dos pulmões de camundongos com bacilos da tuberculose usando um estimulador de um dos sensores lipídicos ou um inibidor da síntese de ácidos graxos (Lugo-Villarino et al., 2012) .

Outro exemplo são doenças como infarto do miocárdio, acidente vascular cerebral e gangrena de membros inferiores, complicações mais perigosas da aterosclerose, que são causadas pela ruptura das chamadas placas ateroscleróticas instáveis, acompanhadas pela formação imediata de um coágulo sanguíneo e bloqueio de um vaso sanguíneo.

A formação dessas placas ateroscleróticas instáveis ​​é facilitada pelo macrófago/célula espumosa M1, que produz enzimas que dissolvem o revestimento de colágeno da placa. Neste caso, a estratégia de tratamento mais eficaz é transformar a placa instável em uma placa estável e rica em colágeno, o que requer a transformação do macrófago M1 “agressivo” em M2 “pacificado”.

Dados experimentais indicam que tal modificação do macrófago pode ser alcançada suprimindo a produção de fatores pró-inflamatórios nele. Vários ativadores sintéticos de sensores lipídicos, bem como substâncias naturais, por exemplo, possuem tais propriedades. curcumina– bioflavonóides incluídos na composição.

Deve-se acrescentar que tal transformação de macrófagos é relevante para obesidade e diabetes tipo 2 (a maioria dos macrófagos no tecido adiposo tem fenótipo M1), bem como no tratamento de doenças cerebrais neurodegenerativas. Neste último caso, ocorre a ativação “clássica” de macrófagos no tecido cerebral, o que leva a danos neuronais e ao acúmulo de substâncias tóxicas. A transformação dos agressores M1 em zeladores pacíficos M2 e Mox que destroem o “lixo” biológico poderá em breve tornar-se a principal estratégia para o tratamento destas doenças (Walace, 2012).


Ao contrário da hipótese inicial, uma célula macrófago/espuma cheia de inclusões gordurosas pode se formar mesmo com baixa concentração de lipoproteínas - basta um processo inflamatório. A introdução na cavidade peritoneal de camundongos do estimulador inflamatório zymosan, obtido das membranas das células de levedura, causa um aumento dramático na taxa de síntese de lipídios apolares e seus precursores - ácidos graxos e colesterol, que formam inclusões lipídicas nos macrófagos .

A degeneração cancerosa das células está intimamente ligada à inflamação: por exemplo, há todos os motivos para acreditar que 90% dos tumores no fígado humano surgem como consequência de hepatite infecciosa e tóxica. É por isso.

Porém, nem tudo é tão simples. Assim, em um tumor já formado, os macrófagos adquirem predominantemente sinais de status. Além disso, tal. Portanto, para o tratamento de tumores já formados, outra estratégia está sendo desenvolvida, baseada na estimulação de sinais de ativação clássica de M1 em macrófagos (Solinas et al., 2009).

Um exemplo dessa abordagem é a tecnologia desenvolvida no Instituto de Imunologia Clínica de Novosibirsk, da Seção Siberiana da Academia Russa de Ciências Médicas, na qual macrófagos obtidos do sangue de pacientes com câncer são cultivados na presença do estimulante zimosan, que se acumula nas células. Os macrófagos são então injetados no tumor, onde o zimosan é liberado e começa a estimular a ativação clássica dos macrófagos “tumorais”.

Hoje está se tornando cada vez mais claro que os compostos que induzem a metamorfose dos macrófagos têm um efeito ateroprotetor, antidiabético e neuroprotetor pronunciado e também protegem os tecidos em doenças autoimunes e na artrite reumatóide.

No entanto, esses medicamentos atualmente disponíveis no arsenal de um médico praticante são: fibratos e derivados tiazolidona, embora reduzam a mortalidade nestas doenças graves, também apresentam efeitos secundários graves.

Estas circunstâncias estimulam químicos e farmacologistas a criar análogos seguros e eficazes. No exterior, nos EUA, China, Suíça e Israel, já estão sendo realizados ensaios clínicos caros de compostos semelhantes de origem sintética e natural. Apesar das dificuldades financeiras, os investigadores russos, incluindo Novosibirsk, também estão a dar o seu contributo para a resolução deste problema.

Assim, um composto seguro foi obtido no Departamento de Química da Universidade Estadual de Novosibirsk TS-13, estimulando a educação Mox fagócitos, que tem um efeito antiinflamatório pronunciado e um efeito neuroprotetor em um modelo experimental da doença de Parkinson (Dyubchenko et al., 2006; Zenkov et al., 2009). No Instituto de Química Orgânica de Novosibirsk. N. N. Vorozhtsov SB RAS criou medicamentos antidiabéticos e antiateroscleróticos seguros que atuam em vários fatores ao mesmo tempo, graças aos quais o macrófago M1 “agressivo” se transforma no M2 “pacífico” (Dikalov et al., 2011). As preparações fitoterápicas obtidas de uvas, mirtilos e outras plantas utilizando tecnologia mecanoquímica desenvolvida no Instituto de Química do Estado Sólido e Mecanoquímica da SB RAS também são de grande interesse (Dushkin, 2010).

Com a ajuda do apoio financeiro do Estado, será possível num futuro muito próximo criar meios domésticos para manipulações farmacológicas e genéticas de macrófagos, graças aos quais haverá uma oportunidade real de transformar estas células imunitárias de inimigos agressivos em amigos que ajudar o corpo a manter ou restaurar a saúde.

A estratégia para controlar o fenótipo de macrófagos em diferentes doenças é diferente: em alguns casos (por exemplo, diabetes e outras doenças metabólicas), é necessário ajudar a reduzir o número de macrófagos M1 “agressivos” e aumentar os macrófagos M2 “pacíficos”. Nas doenças de natureza infecciosa e nos tumores, ao contrário, é necessário aumentar o número de macrófagos consumidores de M1.

LITERATURA

1. Dushkin M. I. Macrófago/célula espumosa como atributo da inflamação: mecanismos de formação e papel funcional // Bioquímica, 2012. T. 77. P. 419-432.
2. Smirnov A. N. Sinalização lipídica no contexto da aterogênese // Bioquímica. 2010. T. 75. S. 899-919.
3. Shvarts Ya. Sh., Svistelnik A. V. Fenótipos funcionais de macrófagos e o conceito de polarização M1-M2. Parte 1 Fenótipo pró-inflamatório. //Bioquímica. 2012. T. 77. S. 312-329.

Autores

Sarbaeva N.N., Ponomareva Yu.V., Milyakova M.N.

De acordo com o paradigma “M1/M2”, existem dois subtipos de macrófagos ativados – ativados classicamente (M1) e ativados alternativamente (M2), que expressam vários receptores, citocinas, quimiocinas, fatores de crescimento e moléculas efetoras. No entanto, dados recentes indicam que, em resposta a alterações nos sinais microambientais, os macrófagos podem apresentar propriedades únicas que não permitem que sejam classificados em nenhum destes subtipos.

Os macrófagos desempenham um papel importante na resposta do corpo ao material implantado - cateteres, stents, endopróteses, implantes dentários. Os macrófagos fagocitam partículas de desgaste da superfície das próteses articulares, iniciam a inflamação na área protética e a osteólise e controlam a formação de uma cápsula fibrosa ao redor de corpos estranhos. É apresentada uma breve visão geral dos fatores que causam migração, adesão e ativação de macrófagos, análise de suas características funcionais em diversas superfícies, incluindo materiais biodegradáveis ​​e não degradáveis ​​in vivo e in vitro.

Introdução

Atualmente, é impossível imaginar a medicina moderna sem o uso de produtos implantáveis ​​instalados no corpo por vários períodos de tempo, a fim de restaurar a anatomia e a função de órgãos e tecidos perdidos ou afetados por um processo patológico. A biocompatibilidade de materiais sintéticos ou construções de engenharia de tecidos é uma questão importante que afeta os resultados de tais implantações. A reação ao material protético desenvolve-se na seguinte sequência: alteração tecidual, infiltração por células de inflamação aguda, depois inflamação crônica com formação de tecido de granulação e cápsula fibrosa. A gravidade destas reações determina a biocompatibilidade do dispositivo implantado. Os macrófagos desempenham um papel importante na reação do organismo ao material instalado – cateteres, stents, endopróteses, implantes dentários, etc.

Morfologia dos macrófagos

Os macrófagos são uma população celular heterogênea. O macrófago possui formato irregular, estrelado e multiprocessado, dobras e microvilosidades na superfície celular, abundância de microvesículas endocíticas, lisossomos primários e secundários. O núcleo redondo ou elipsóide está localizado centralmente, a heterocromatina está localizada sob o envelope nuclear. As características estruturais de uma célula dependem em grande parte de sua afiliação a órgãos e tecidos, bem como de seu status funcional. Assim, as células de Kupffer são caracterizadas por um glicocálice, os macrófagos alveolares contêm corpos lamelares (surfactantes), um complexo de Golgi bem desenvolvido, um retículo endoplasmático rugoso e muitas mitocôndrias, enquanto nas células microgliais existem poucas mitocôndrias. No citoplasma dos macrófagos peritoneais e alveolares existe um grande número de corpos lipídicos contendo substratos e enzimas para a geração de prostaglandinas. Os macrófagos aderidos e em movimento formam estruturas de vida curta contendo actina - podossomos - na forma de uma parte central densa com microfilamentos irradiando deles. Os podossomos podem se fundir para formar estruturas de ordem superior chamadas rosetas, que destroem efetivamente as proteínas da matriz extracelular subjacente.

Funções dos macrófagos

Os macrófagos fagocitam materiais estranhos e detritos de tecidos celulares, estimulam e regulam a resposta imune, induzem uma resposta inflamatória e participam de processos reparadores e da troca de componentes da matriz extracelular. A variedade de funções desempenhadas explica a expressão por essas células de um grande número de receptores associados à membrana plasmática, intracelulares e secretados. Os receptores imunes inatos PRR (receptores de reconhecimento de padrões) são ativados por uma ampla gama de ligantes (com exceção de CD163), proporcionando reconhecimento de estruturas altamente conservadas da maioria dos microrganismos, os chamados PAMPs (padrões moleculares associados a patógenos, patógenos- padrões associados) e estruturas moleculares endógenas semelhantes a eles DAMP (padrões moleculares associados a danos), formados como resultado de danos e morte celular, modificação e desnaturação de estruturas proteicas da matriz extracelular. A maioria deles medeia a endocitose e a eliminação de agentes endógenos e exógenos potencialmente perigosos, mas, ao mesmo tempo, muitos deles desempenham funções de sinalização, regulando a síntese de mediadores pró-inflamatórios, promovendo adesão e migração de macrófagos (tabela).

A membrana plasmática de monócitos/macrófagos também expressa receptores especializados que se ligam a um ou mais ligantes estruturalmente semelhantes: o fragmento Fc da imunoglobulina G, fatores de crescimento, corticosteróides, quimiocinas e citocinas, anafilotoxinas e moléculas coestimuladoras. As funções de muitos desses receptores são mediadas não apenas pela ligação de ligantes, mas também pela interação com outros receptores (C5aR-TLR, MARCO-TLR, FcγR-TLR), que proporciona uma regulação precisa da síntese de pró e anti -mediadores inflamatórios. Uma característica do sistema receptor de macrófagos é a presença de receptores armadilha para citocinas e quimiocinas pró-inflamatórias (Il-1R2 em macrófagos M2a; CCR2 e CCR5 em macrófagos M2c), cuja ativação bloqueia a transmissão intracelular do sinal pró-inflamatório correspondente. A expressão dos receptores celulares é específica da espécie, do órgão e do tecido e depende do estado funcional dos macrófagos. Os receptores celulares de macrófagos estudados detalhadamente são mostrados na tabela.

Migração de monócitos/macrófagos

Os macrófagos teciduais são derivados principalmente de monócitos sanguíneos, que migram para os tecidos e se diferenciam em diferentes populações. A migração de macrófagos é dirigida por quimiocinas: CCL2 CCL3, CCL4, CCL5, CCL7, CCL8, CCL13, CCL15, CCL19, CXCL10, CXCL12; fatores de crescimento VEGF, PDGF, TGF-b; fragmentos do sistema complemento; histamina; proteínas granulares de leucócitos polimorfonucleares (PMNL); fosfolipídios e seus derivados.

Nos estágios iniciais da resposta inflamatória, os PMNs organizam e modificam uma rede de quimiocinas secretando CCL3, CCL4 e CCL19 e liberando azurosidina, proteína LL37, catepsina G, defensinas (HNP 1-3) e proteinase 3 pré-formadas em grânulos, que garantem a adesão de monócitos ao endotélio, exibindo assim as propriedades dos quimioatraentes. Além disso, as proteínas granulares PMN induzem a secreção de quimiocinas por outras células: a azurosidina estimula a produção de CCL3 pelos macrófagos, e a proteinase-3 e HNP-1 induzem a síntese de CCL2 pelo endotélio. As proteinases PMN são capazes de ativar muitas quimiocinas proteicas e seus receptores. Assim, a proteólise de CCL15 pela catepsina G aumenta grandemente as suas propriedades atractivas. Os neutrófilos apoptóticos atraem monócitos através de sinais presumivelmente mediados por lisofosfatidilcolina.

Qualquer dano tecidual leva ao acúmulo de macrófagos. Na área de lesão vascular, o coágulo sanguíneo e as plaquetas liberam TGF-β, PDGF, CXCL4, leucotrieno B4 e IL-1, que apresentam propriedades quimioatrativas pronunciadas contra monócitos/macrófagos. Os tecidos danificados são uma fonte das chamadas alarminas, que incluem componentes da matriz extracelular destruída, proteínas de choque térmico, anfoterina, ATP, ácido úrico, IL-1a, IL-33, DNA mitocondrial de detritos celulares, etc. restantes células viáveis ​​dos tecidos danificados e do endotélio dos vasos sanguíneos para a síntese de quimiocinas, algumas delas são fatores diretos de quimiotaxia. A infecção dos tecidos leva ao aparecimento das chamadas moléculas associadas ao patógeno: lipopolissacarídeos, carboidratos da parede celular e ácidos nucléicos bacterianos. Sua ligação aos receptores de membrana e intracelulares dos macrófagos desencadeia o processo de expressão dos genes das quimiocinas, que proporcionam recrutamento adicional de fagócitos.

Ativação de macrófagos

Os macrófagos são ativados por uma variedade de moléculas sinalizadoras, causando sua diferenciação em vários tipos funcionais (Fig. 1). Macrófagos classicamente ativados (fenótipo M1) são estimulados por IFNg, bem como IFNg juntamente com LPS e TNF. Suas principais funções são a destruição de microrganismos patogênicos e a indução de uma resposta inflamatória. A polarização na direção M1 é acompanhada pela secreção de mediadores pró-inflamatórios. Expressam receptores para IL-1 – IL-1R1, TLRs e moléculas coestimulatórias, cuja ativação garante a amplificação da resposta inflamatória. Juntamente com as citocinas pró-inflamatórias, os macrófagos também secretam a citocina anti-inflamatória IL-10, com uma proporção caracteristicamente alta de IL-12/IL-10. As propriedades bactericidas dos macrófagos M1 são determinadas pela produção de radicais livres de nitrogênio e oxigênio gerados pela iNOS e pelo complexo NADPH oxidase. Sendo células efetoras na resposta do organismo à infecção bacteriana, elas, ao mesmo tempo, suprimem a resposta imune adaptativa ao inibir a proliferação de células T estimuladas. A IL-12 secretada pelos macrófagos M1 desempenha um papel fundamental na polarização Th1, e IL-1b e IL-23 direcionam a resposta imune ao longo da via Th17. . Estudos recentes demonstraram que os macrófagos M1, além de propriedades pró-inflamatórias, apresentam propriedades reparadoras: secretam VEGF, que estimula a angiogênese e a formação de tecido de granulação.

A ativação alternativa de macrófagos (fenótipo M2) é observada quando são estimulados por interleucinas, glicocorticóides, complexos imunes, agonistas de TLR, etc. Eles migram para zonas de invasão helmíntica, acumulam-se em locais de fibrose, na cicatrização de feridas cutâneas e formações neoplásicas. Os macrófagos M2 são capazes de proliferação ativa in situ. Apresentam maior capacidade de fagocitose em comparação aos macrófagos M1 e expressam maior número de receptores associados: CD36 – receptor scavenger de células apoptóticas; CD206 – receptor de manose; CD301 – receptor para resíduos de galactose e N-acetilglucosamina; CD163 é um receptor para o complexo hemoglobina-haptoglobina. Os macrófagos deste tipo são caracterizados por uma baixa proporção de IL-12/IL-10.

Os macrófagos ativados alternativamente são divididos em subtipos: M2a, M2b e M2c. Um exemplo do fenótipo M2a de macrófagos são as células que se acumulam em torno de larvas de helmintos e protozoários, cujos alérgenos induzem uma resposta imune Th2, acompanhada pela produção de IL-4 e IL-13. Eles não secretam quantidades significativas de citocinas pró-inflamatórias e sintetizam um espectro especial de quimiocinas e receptores de membrana. Acredita-se que sejam caracterizados pela síntese de IL-10, porém, in vitro, os macrófagos nem sempre produzem essa citocina e podem apresentar alta atividade transcricional dos genes IL-12 e IL-6. Uma característica importante dessa população é a síntese do antagonista do receptor de IL-1 (IL-1ra), que, ao se ligar à IL-1, bloqueia seus efeitos pró-inflamatórios.

Os macrófagos M2a suprimem a resposta inflamatória bloqueando a formação da população M1 através das citocinas dos linfócitos Th2 por eles recrutados, ou devido à quimiocina CCL17 produzida, que, juntamente com a IL-10, inibe a diferenciação de macrófagos na direção M1 . As células do fenótipo M2a são consideradas macrófagos reparadores típicos. A quimiocina CCL2 por eles sintetizada é um quimioatraente dos precursores dos miofibroblastos - fibrócitos, que secretam fatores que garantem a remodelação do tecido conjuntivo.

A polarização na direção M2b é realizada pela estimulação do receptor Fcg juntamente com agonistas de TLR e ligantes para o receptor de IL-1. Funcionalmente, estão próximos dos macrófagos M1, produzindo mediadores pró-inflamatórios e monóxido de nitrogênio (NO), mas ao mesmo tempo são caracterizados por alto nível de síntese de IL-10 e produção reduzida de IL-12. Os macrófagos M2b aumentam a produção de anticorpos. A quimiocina CCL1 por eles sintetizada promove a polarização dos linfócitos na direção Th2. Os macrófagos M2c têm propriedades supressoras - inibem a ativação e proliferação de linfócitos CD4+ causada pela estimulação antigênica e promovem a eliminação de células T ativadas. In vitro, o subtipo M2c é obtido pela estimulação de fagócitos mononucleares com glicocorticóides, IL-10, TGF-β, prostaglandina E2, etc. Não possuem atividade bactericida, produzem pequena quantidade de citocinas, secretam fatores de crescimento e algumas quimiocinas. Os macrófagos M2c expressam receptores para fagocitose e muitas quimiocinas pró-inflamatórias, que presumivelmente não servem para excitar os sinais correspondentes, mas são armadilhas para mediadores pró-inflamatórios, bloqueando suas funções.

A natureza da ativação de macrófagos não é estritamente determinada e estável. A possibilidade de transformação do fenótipo M1 em M2 tem sido demonstrada com alteração no espectro de citocinas estimulantes e por eferocitose. Depois de engolir células apoptóticas, os macrófagos reduzem drasticamente a síntese e secreção dos mediadores inflamatórios CCL2, CCL3, CXCL1, CXCL 2, TNF-a, MG-CSF, IL-1b, IL-8 e aumentam grandemente a produção de TGF-b. A transformação reversa do fenótipo M2 para M1 é esperada durante o desenvolvimento da obesidade.

Muitos autores questionam a existência no corpo de duas populações claramente distinguíveis de macrófagos M1 e M2. Uma combinação de sinais de ativação clássica e alternativa é característica de macrófagos em feridas cutâneas humanas. Assim, juntamente com as citocinas TNF-a e IL-12 típicas dos macrófagos M1, demonstram a síntese de marcadores macrófagos M2: IL-10, CD206, CD163, CD36 e receptores para IL-4. Um tipo de macrófago diferente de M1/M2 com atividade fibrinolítica pronunciada foi encontrado no fígado de camundongos em um modelo de fibrose reversível e em tecido hepático humano com cirrose. Eles expressam os genes da arginase 1, receptores de manose e IGF, secretam MMP-9, MMP-12, apresentam pronunciada capacidade de proliferação e fagocitose, mas não sintetizam IL-10, IL-1ra, TGF-b. Uma população especial de macrófagos é formada no baço do camundongo durante a infecção por micobactérias. Eles inibem a proliferação de linfócitos T e a secreção de citocinas Th1 e Th2, estimulando a polarização em Th17. direção. Os macrófagos supressores possuem um fenótipo único - expressam genes ativos em macrófagos M1 - IL-12, IL-1b, IL-6, TNF-a, iNOS e ao mesmo tempo genes CD163, IL-10, receptores de manose e outros marcadores de Macrófagos M2.

Estes estudos mostram claramente que as populações de macrófagos formadas em condições naturais diferem significativamente das populações M1 e M2 obtidas in vitro. Percebendo uma variedade de sinais de ativação, o macrófago responde “sob demanda”, secretando mediadores de forma adequada às mudanças no ambiente, portanto, em cada caso específico, forma-se um fenótipo próprio, às vezes, talvez até único.

Resposta de macrófagos a material estranho

O contato dos macrófagos com materiais estranhos, tanto na forma de pequenas partículas quanto na forma de superfícies extensas, leva à sua ativação. Um dos graves problemas em traumatologia e ortopedia associados à reação a corpo estranho é o desenvolvimento de instabilidade articular após endopróteses, que, segundo alguns dados, é detectada em 25-60% dos pacientes nos primeiros anos após a operação e não tende a diminuir.

A superfície das próteses ortopédicas desgasta-se com a formação de partículas que infiltram os tecidos moles. As propriedades químicas do material determinam a possibilidade de opsonização das partículas pelas proteínas do plasma sanguíneo e o tipo de receptores de superfície que iniciam a fagocitose. Assim, o polietileno, que ativa o complemento, sofre opsonização e é “reconhecido” pelo receptor CR3 do complemento, enquanto as partículas de titânio são absorvidas pela célula através do receptor independente de opsonina MARCO. A fagocitose de partículas metálicas, polímeros sintéticos, cerâmicas e hidroxiapatita por macrófagos desencadeia a síntese de mediadores pró-inflamatórios e do indutor de osteoclastogênese RANKL. CCL3 secretado por macrófagos provoca a migração de osteoclastos, e IL-1b, TNF-a, CCL5 e PGE2 estimulam sua diferenciação e ativação. Os osteoclastos reabsorvem o osso na área protética, mas a formação de novo osso é suprimida, uma vez que o material corpuscular inibe a síntese de colágeno, inibe a proliferação e diferenciação de osteoblastos e induz sua apoptose. A resposta inflamatória causada por partículas de desgaste é considerada a principal causa da osteólise.

O contato dos tecidos com material que não pode ser fagocitado inicia uma cascata de eventos conhecida como resposta a corpo estranho ou reação tecidual. Consiste na adsorção das proteínas plasmáticas, no desenvolvimento de uma resposta inflamatória, inicialmente aguda, posteriormente crónica, na proliferação de miofibroblastos e fibroblastos e na formação de uma cápsula fibrosa que delimita o corpo estranho dos tecidos circundantes. As principais células da inflamação persistente na interface material/tecido são os macrófagos; sua gravidade determina o grau de fibrose na zona de contato. O interesse no estudo das reações teciduais está associado principalmente ao uso generalizado de materiais sintéticos em diversos campos da medicina.

A adsorção de proteínas do plasma sanguíneo é o primeiro estágio de interação dos materiais implantados com os tecidos do corpo. A composição química, a energia livre, a polaridade dos grupos funcionais de superfície e o grau de hidrofilicidade da superfície determinam a quantidade, a composição e as alterações conformacionais nas proteínas ligadas, que são a matriz para a adesão celular subsequente, incluindo macrófagos. Os mais significativos nesse sentido são o fibrinogênio, IgG, proteínas do sistema complemento, vitronectina, fibronectina e albumina.

Uma camada de fibrinogênio se forma rapidamente em quase todos os materiais estranhos. Em superfícies hidrofóbicas, o fibrinogênio forma uma monocamada de proteína parcialmente desnaturada e fortemente ligada, cujos epítopos estão abertos à interação com receptores celulares. Em materiais hidrofílicos, o fibrinogênio é mais frequentemente depositado na forma de um revestimento multicamadas solto, e as camadas externas são fracamente ou praticamente não desnaturadas, deixando locais de ligação inacessíveis aos receptores celulares de macrófagos e plaquetas.

Muitos polímeros sintéticos têm a capacidade de absorver componentes do sistema complemento e ativá-lo com a formação do complexo C3-conversase. Os fragmentos C3a e C5a por ele gerados são quimioatraentes e ativadores de fagócitos, iC3b atua como ligante para o receptor de adesão celular. A cascata de ativação pode ser lançada tanto por vias clássicas (mediadas por moléculas JgG adsorvidas) quanto por vias alternativas. Este último é iniciado pela ligação do componente C3 a superfícies contendo grupos funcionais, por exemplo – OH-, causando sua hidrólise. A via alternativa também pode ser ativada após a via clássica ou junto com ela devido ao trabalho da C3 convertase da via clássica, que gera fragmentos de C3b, fator desencadeante da alça de amplificação, que são fixados em superfícies. Porém, a sorção e mesmo o início da hidrólise de C3 nem sempre levam ao aparecimento de um sinal de amplificação. Por exemplo, C3 é fortemente sorvido pela polivinilpirrolidona, mas a sua proteólise nesta superfície é fracamente expressa. Superfícies fluoradas, silicone e poliestireno ativam fracamente o complemento. Para reações celulares em superfícies estranhas, não apenas a ativação do sistema complemento é importante, mas também a ligação de outras proteínas mediadas por seus fragmentos.

O papel da albumina reside na sua capacidade de se ligar a proteínas do sistema complemento. Não promove a adesão de macrófagos e, diferentemente do fibrinogênio, não induz a síntese de TNF-a. A fibronectina e a vitronectina, proteínas ricas em sequências RGD (regiões de aminoácidos ARG-GLY-ASP), são normalmente encontradas em materiais implantados.

Com relação à vitronectina, não se sabe se ela é adsorvida diretamente na superfície do material ou faz parte do complexo inativado do complemento de ataque à membrana fixado nele. Sua importância para o desenvolvimento da reação tecidual é garantir a adesão mais forte e duradoura dos macrófagos. A interação dos macrófagos com o substrato é assegurada por receptores celulares para proteínas integrinas (avβ3, a5β1, CR3), ricos em sequências RGD (Tabela). O bloqueio da adesão de macrófagos com miméticos RGD solúveis, ou a remoção do receptor CR3 de sua superfície, reduz a intensidade da reação tecidual, reduzindo a espessura da cápsula fibrosa em formação.

Os macrófagos anexados se fundem para formar células multinucleadas (células gigantes de corpo estranho - GCTC). Os indutores desse processo são IFNg, IL-1, IL-2, IL-3, IL-4, IL-13 e GM-CSF, que estimulam a expressão de receptores de manose, que desempenham papel importante na fusão celular. O GKIT funciona como macrófagos - eles têm a capacidade de fagocitar, gerar radicais de oxigênio e nitrogênio, sintetizar citocinas e fatores de crescimento. A natureza da atividade sintética dessas células aparentemente depende de sua “idade”: nos estágios iniciais do desenvolvimento da reação tecidual, IL-1a, TNF-a são expressos e, posteriormente, ocorre uma mudança para antiinflamatórios e mediadores profibrogênicos - IL-4, IL-10, IL-13, TGF-β.

A resposta dos macrófagos a materiais estranhos foi estudada sob várias condições in vitro e in vivo. Em experimentos in vitro, são levados em consideração a intensidade de sua adesão à superfície em estudo e a formação de HCIT, o número de genes “ligados”, o número de enzimas sintetizadas e secretadas, citocinas e quimiocinas. Em monoculturas de fagócitos mononucleares aderidos a várias superfícies, não é a sua polarização nas direções M1 e M2 que ocorre, mas a formação de macrófagos de tipo misto secretando mediadores pró e antiinflamatórios com uma mudança para estes últimos durante o longo prazo. cultivo. A ausência de um “padrão ouro” - um material de controle estável que tenha se comprovado quando implantado em um organismo vivo, com o qual os materiais testados possam ser comparados, bem como o uso de linhagens celulares de macrófagos não padronizadas, diferentes métodos de sua a diferenciação dificulta a comparação dos resultados do trabalho de diferentes autores. Porém, estudos in vitro permitem avaliar a citotoxicidade dos materiais e determinar a reação dos macrófagos à sua modificação química. Informações valiosas foram obtidas estudando a ativação de macrófagos na superfície de diversos colágenos - nativos e quimicamente modificados. Os colágenos nativos induzem in vitro a síntese de moléculas sinalizadoras pelos macrófagos, tanto estimulando a resposta inflamatória (TNF-a, IL-6, IL-8, IL-1β, IL-12, CCL2) quanto suprimindo-a (IL-1ra, IL -10), bem como metaloproteases de matriz e seus inibidores. . As propriedades pró-inflamatórias desses materiais dependem do método de descelularização e esterilização do material de partida, o que altera significativamente suas características. As endopróteses de colágeno obtidas por meio de diferentes tecnologias a partir do colágeno nativo variam em sua capacidade de induzir a expressão de citocinas pró-inflamatórias, desde praticamente inertes até altamente ativas. A injeção de colágeno com vários produtos químicos altera a natureza da reação dos macrófagos. O tratamento com glutaraldeído leva à citotoxicidade, manifestada em danos à membrana citoplasmática, comprometimento da adesão e diminuição da viabilidade dos macrófagos. Ao mesmo tempo, sua produção de IL-6 e TNF-a aumenta e a síntese de IL-1ra é suprimida em comparação com macrófagos aderidos ao colágeno nativo e suturado com carbodiimida. O tratamento com carbodiimida confere propriedades ótimas ao colágeno, que não é citotóxico, não causa aumento significativo na secreção de citocinas pró-inflamatórias e metaloproteases e não suprime a síntese de IL-10 e IL-1ra em comparação ao colágeno nativo.

Para reduzir a reação tecidual, componentes da matriz intercelular, nativa ou modificada, são introduzidos em materiais de colágeno. J. Kajahn et al. (2012) criaram uma imitação in vitro do microambiente pró-inflamatório das endopróteses, que promoveu a diferenciação dos monócitos na direção M1. Nas mesmas condições, ácido hialurônico sulfatado adicional introduzido no substrato de colágeno reduziu a secreção de citocinas pró-inflamatórias pelos macrófagos e aumentou a produção de IL-10. Segundo os autores, isso indica polarização M2 dos macrófagos, promovendo a regeneração e restauração das propriedades funcionais dos tecidos circundantes. A resposta dos macrófagos a materiais lentamente degradáveis ​​e estáveis ​​in vitro é geralmente uniforme e semelhante à resposta aos biomateriais, embora alguma especificidade da resposta ainda seja perceptível. Titânio, poliuretano, polimetilmetacrilato, politetrafluoroetileno são fracos indutores de mediadores inflamatórios, embora o titânio promova maior secreção de TNF-a e IL-10 que o poliuretano, e a peculiaridade do polipropileno seja estimular a produção da quimiocina pró-fibrogênica CCL18. O PEG, proposto como substrato para transferência celular, provoca uma expressão acentuada, mas rapidamente crescente, de IL-1β, TNF-a, IL-12, porém, sua copolimerização com oligopeptídeo de adesão celular melhora a biocompatibilidade do material, reduzindo significativamente a expressão de Citocinas pró-inflamatórias.

A resposta dos macrófagos a diversos materiais in vitro não caracteriza completamente o seu comportamento no organismo. Nas monoculturas, não há fatores de interação com outras populações celulares e o polimorfismo fenotípico não é levado em consideração - em condições naturais, não apenas os precursores monocíticos migram para o implante, mas também os macrófagos teciduais maduros, cuja resposta pode diferir significativamente daqueles. recrutado do sangue. O estudo da atividade secretora dos macrófagos que circundam as endopróteses instaladas em tecidos animais e humanos é muito difícil. O principal método de caracterização de macrófagos baseado no paradigma M1-M2 in situ foram dados de imunocitoquímica das proteínas marcadoras iNOS, CD206, CD163, CD80, CD86. Postula-se que a presença desses marcadores em macrófagos in vivo determina sua polarização nas direções M1 e M2 com a síntese dos espectros correspondentes de cito e quimiocinas, mas, dada a possibilidade da existência de macrófagos do tipo misto, esta característica não está totalmente correto.

No entanto, experiências in vivo permitem traçar o destino do material implantado e a dinâmica da resposta dos macrófagos durante um longo período, o que é especialmente importante para endopróteses e dispositivos para toda a vida. Os mais estudados nesse aspecto são os biomateriais degradáveis ​​à base de colágeno. As primeiras células inflamatórias a migrar para tais materiais são PMNs, mas este efeito é transitório e a população da segunda onda é representada por macrófagos. A sua reação depende das propriedades físico-químicas do colágeno. Quanto mais severo o tratamento químico, mais o colágeno difere do nativo, mais “estranho” ele se torna para o macrófago e mais pronunciada a reação tecidual. Fragmentos de implantes feitos de colágeno costurado de degradação lenta instalados entre as camadas musculares da parede abdominal de um rato promovem a formação de GCI e o encapsulamento do material. A migração de macrófagos, a julgar pela expressão dos receptores CCR7 e CD206, pode ser atribuída em alguns casos ao fenótipo M1, mas em muitos casos não é possível determinar a sua pertença aos fenótipos conhecidos.

Com o tempo, macrófagos M2 aparecem ao redor do implante, localizados principalmente na cápsula fibrosa. Endopróteses feitas de colágeno não costurado de porco, humano e bovino e colágeno de ovelha costurado com diisocianato, que são rapidamente destruídas no corpo do rato, estimulam a nova formação de tecido conjuntivo e muscular completo. Não contribuem para a formação do HCIT e não são encapsulados. Alguns fagócitos mononucleares que se acumulam na interface tecido/material não possuem marcadores de fenótipo M1/M2, alguns contêm ambos os marcadores e alguns são macrófagos M2. A subpopulação M1 de macrófagos está ausente nesses implantes. A análise histomorfométrica mostrou uma correlação positiva entre o número de macrófagos portadores de marcadores do fenótipo M2 nos estágios iniciais da reação tecidual em desenvolvimento e indicadores de remodelação tecidual bem-sucedida na zona de implantação.

A reação dos tecidos aos materiais não degradáveis ​​existe durante todo o tempo de sua presença no corpo. Sua intensidade é modulada pelas propriedades físico-químicas dos materiais: nas séries poliéster, politetrafluoroetileno, polipropileno - o primeiro polímero causa a inflamação e fusão mais pronunciada dos macrófagos, o último - o mínimo, e a gravidade da fibrose para todos esses materiais correlaciona-se positivamente com a quantidade de HCIT na superfície dos polímeros sintéticos. Apesar do grande número de estudos que estudaram a resposta inflamatória a diversos materiais, as características dos macrófagos que se acumulam neles não foram suficientemente estudadas. MT. Lobo et al. (2014) mostraram que predominantemente macrófagos com marcadores do fenótipo M1 (CD86+CD206-) se acumulam nos fios e entre os nós de uma tela de polipropileno implantada na parede abdominal de um rato.

Um gel da matriz intercelular de tecido conjuntivo aplicado ao polipropileno reduz o número de macrófagos M1 e GCT e ao mesmo tempo inibe o crescimento de microvasos. Este fenômeno está de acordo com os resultados de estudos que demonstram a expressão de fatores angiogênicos M1 por macrófagos da ferida e a supressão da vasculogênese durante o seu bloqueio. Pouco se sabe sobre a atividade sintética dos macrófagos e o espectro de suas moléculas biologicamente ativas que proporcionam reações teciduais. Em um camundongo, os macrófagos que secretam IL-6 e CCL2, IL-13 e TGF-β acumulam-se na periferia da zona de implantação da malha de náilon e, ao mesmo tempo, a IL-4 é expressa na população celular, inclusive no GCIT , aderidos às fibras da endoprótese, IL-10, IL-13 e TGF-β. IL-4 e IL-13 são poderosos mediadores profibrogênicos; eles não apenas polarizam os macrófagos na direção M2a, promovendo a produção de fatores de crescimento, mas também, através da indução da expressão de TGF-β pelos fibroblastos, estimulam sua síntese de colágeno. IL-10 e CCL2 também têm efeito profibrogênico, proporcionando quimiotaxia de precursores de miofibroblastos - fibrócitos. Pode-se presumir que são os macrófagos que criam um ambiente propício ao desenvolvimento de fibrose em torno de materiais não degradáveis.

A formação de tecido fibroso pode ter efeitos negativos e positivos nos resultados dos pacientes. Na prática herniológica, a transformação do tecido fibroso associada à implantação de endoprótese de polipropileno é um dos principais problemas (Fig. 2, dados próprios), que, no contexto de táticas cirúrgicas irracionais, em 15-20% dos casos leva ao desenvolvimento de hérnias recorrentes de várias localizações.

Nos últimos anos, as tecnologias de implantação dentária baseadas na integração de estruturas instaladas através do desenvolvimento do tecido conjuntivo têm se desenvolvido de forma especialmente intensa (Fig. 3, dados próprios). Apesar da fibrointegração de implantes ser reconhecida por vários especialistas como uma opção válida, a procura por novos materiais que promovam processos de osseointegração continua.

Nesse sentido, o estudo das populações celulares na área protética, o desenvolvimento de métodos e abordagens para bloquear uma reação inflamatória excessiva que leva à fibrose e estimular a regeneração reparadora no local de implantação de diversos materiais são de significativa importância.

Conclusão

Os macrófagos são uma população polimórfica de células cujo fenótipo é determinado por sinais microambientais. Eles desempenham um papel decisivo na resposta do corpo a materiais estranhos utilizados para endopróteses, cateterismo, implante de stent e outros tipos de tratamento. A natureza da reação e o grau de sua gravidade dependem tanto do tamanho do material implantado quanto de suas propriedades físico-químicas e podem ter implicações positivas e negativas para o corpo do paciente. Para materiais degradáveis ​​à base de colágeno, foi demonstrada a dependência do tipo de ativação de macrófagos e da taxa de regeneração do tecido conjuntivo no método de processamento de matérias-primas de colágeno. Isto abre grandes oportunidades para especialistas desenvolverem novos métodos de descelularização de tecidos, modificação química e esterilização de materiais de colágeno, a fim de obter implantes para medicina regenerativa.

Os problemas associados à ativação de macrófagos por materiais não degradáveis, aparentemente, deveriam ser resolvidos de forma diferente. Os macrófagos que fagocitam micropartículas de desgaste na superfície das endopróteses articulares e os macrófagos que migram para as superfícies extensas dos implantes sintéticos iniciam inflamação persistente a longo prazo, osteólise no primeiro caso e fibrose no segundo. A mitigação deste efeito será provavelmente alcançada através do bloqueio da migração direcional, adesão e ativação de monócitos/macrófagos, o que exigirá um conhecimento mais profundo destes processos do que o que temos atualmente.