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Biology / macrophage

巨噬细胞

巨噬细胞是一类分布于组织中的免疫细胞,可吞噬微生物和细胞碎片、协调免疫反应,并参与组织维护与修复。

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巨噬细胞是免疫系统中一类特化的白细胞,通过吞噬作用摄取微生物、濒死细胞和细胞碎片。巨噬细胞是固有免疫的重要组成部分,但其作用并不限于抵御感染:它们还帮助组织在发育过程中形成有序结构,回收利用营养物质,维持稳态,并协调修复过程。巨噬细胞遍布全身,形成多种不同的细胞群体,其特性既受发育来源影响,也反映了所在组织的局部环境。(nature.com)

发育与分布

巨噬细胞具有不止一种发育来源。在成年个体中,由骨髓通过造血产生的循环单核细胞可进入组织,并分化为巨噬细胞。这一途径在感染和损伤期间尤为重要。不过,许多组织驻留巨噬细胞群体在出生前便已由胚胎前体细胞形成,并可通过局部增殖维持自身,而不必依靠血液中的单核细胞持续补充。区分这些发育途径的许多详细证据来自小鼠谱系示踪实验。(nature.com)

各条途径的贡献因器官和生理状况而异。因此,不能简单地将巨噬细胞定义为离开血流的单核细胞。它们的细胞身份还取决于邻近细胞提供的信号,包括调节细胞存活和功能特化的生长因子与代谢物。胚胎来源、后续细胞募集以及组织条件,共同塑造了器官中的巨噬细胞群体。(nature.com)

一些巨噬细胞群体已有专门名称。小胶质细胞是中枢神经系统的驻留巨噬细胞;库普弗细胞位于肝脏中的特定微环境;肺泡巨噬细胞则驻留在肺部含气腔隙内。脾脏红髓巨噬细胞清除衰老或受损的红细胞,并回收其中的铁。这些例子说明,巨噬细胞共有的吞噬能力如何支持不同组织中的特定任务。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)

识别、吞噬与降解

巨噬细胞通过受体识别目标,这些受体能够检测微生物结构或附着在目标表面的分子。抗体和补体系统的组分可包被微生物,促进巨噬细胞对其识别,这一过程称为调理作用。受体与目标结合后,会启动细胞骨架的重排,使细胞表面向外延伸并包围目标,将其封闭在称为吞噬体的细胞内区室中。(ncbi.nlm.nih.gov)

吞噬体逐渐成熟,并与溶酶体相互作用,形成具有降解能力的区室。在其中,酸性环境和消化酶共同分解摄入的物质。巨噬细胞还会产生包括活性氧在内的抗微生物物质。这些机制有助于消灭许多被吞噬的细菌及其他微生物,但某些病原体具有适应机制,能够抵抗杀伤或在巨噬细胞内部存活。因此,吞噬并不一定意味着微生物会被清除。(ncbi.nlm.nih.gov)

细胞通讯与抗原呈递

巨噬细胞通过释放细胞因子和其他信号分子,对感染或组织损伤作出反应。这些信号可募集更多免疫细胞,并影响其活动,从而帮助协调炎症反应。因此,巨噬细胞既是局部的清除者,也是更广泛的细胞通讯网络的参与者。它们产生何种信号,取决于所遇到的刺激及其先前的状态。(ncbi.nlm.nih.gov)

巨噬细胞也可充当抗原呈递细胞,将固有免疫反应与适应性免疫联系起来。将物质摄入细胞后,它们会加工抗原,并通过Ⅱ类主要组织相容性复合体分子呈递肽片段,供CD4 T细胞识别。活化的T细胞又可提供信号,增强巨噬细胞的抗微生物活性。参与抗原呈递和共刺激的分子机制,其表达受到调控,并非每个巨噬细胞都完全相同。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)

濒死细胞清除与组织修复

巨噬细胞的一项重要日常功能,是清除正在发生细胞凋亡,即程序性细胞死亡的细胞。这一清除过程称为凋亡细胞清除作用,始于对濒死细胞表面暴露信号的识别。其中一个重要信号是磷脂酰丝氨酸,这种膜脂在细胞濒死时会暴露于细胞膜外侧。巨噬细胞既可直接识别它,也可通过桥接分子间接识别;桥接分子将濒死细胞与巨噬细胞受体连接起来。(nature.com)

高效的凋亡细胞清除作用能够及时移除细胞残骸,避免其积聚并扰乱周围组织。这一过程还会改变巨噬细胞的行为,将死亡细胞的处置与炎症消退联系起来。摄入的物质必须经过消化,其中的代谢物质也需得到处理或回收利用。这些活动有助于组织维护与修复;清除功能缺陷则可能促使炎症过程持续。凋亡细胞清除作用并非巨噬细胞独有,其他专职吞噬细胞及某些非免疫细胞也能执行这一功能。(nature.com)

巨噬细胞还通过产生生长因子,以及与特化的组织细胞相互作用来支持组织修复。它们的贡献并不限于损伤之后:驻留巨噬细胞群体还参与器官发育、营养物质回收利用以及组织的正常功能。因此,理解巨噬细胞的活动,必须结合其所在器官及具体生理状况。(nature.com)

活化状态与研究术语

巨噬细胞的活化常用M1(经典活化)和M2(替代活化)这两个标签来描述。这些术语源于特定实验条件,作为某些反应模式的简略表述仍有实用价值。然而,它们并不代表两种涵盖所有情况、且始终截然分明的巨噬细胞类型。活体组织中的巨噬细胞呈现多样且彼此重叠的状态,无法用简单的二分法充分概括。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)

因此,实验指南强调,应报告巨噬细胞的来源、活化刺激以及一组测得的特征。例如,基于刺激因素的描述可以区分接受干扰素-γ刺激的细胞与接受白细胞介素-4刺激的细胞,而不必假定其中任何一类能够代表所有与炎症或修复相关的巨噬细胞。表面标志物、基因表达和功能测定能够提供互补信息;没有任何单一测量指标能够在所有实验条件下充分界定完整的活化状态。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)