Đại thực bào là gì? Các công bố khoa học về Đại thực bào

Khi nghiên cứu về "hoại tử xuất huyết" của các khối u được hình thành bởi nội độc tố, người ta phát hiện rằng huyết thanh của chuột bị nhiễm vi khuẩn Calmette - Guerin (BCG) và được điều trị bằng nội độc tố có chứa một chất (yếu tố hoại tử khối u; TNF) có tác dụng gây hoại tử khối u tương tự như nội độc tố tự nó. Huyết thanh dương tính với TNF có hiệu quả tương đương với chính nội độc tố trong việc gây hoại tử của sarcoma Meth A và các khối u được cấy ghép khác. Nhiều thử nghiệm khác nhau chỉ ra rằng TNF không phải là nội độc tố còn lại, mà là một yếu tố được phóng thích từ tế bào ký chủ, có thể từ đại thực bào, do tác động của nội độc tố. Vi khuẩn Corynebacteria và Zymosan, giống như BCG, gây ra hiện tượng tăng sản của hệ thống nội mô lưới, có thể thay thế cho BCG trong việc chuẩn bị chuột để giải phóng TNF bởi nội độc tố. TNF có độc tính in vitro đối với hai dòng tế bào ung thư, nhưng không gây độc đối với các mẫu nuôi cấy phôi chuột. Chúng tôi đề xuất rằng TNF trung gian cho hiện tượng hoại tử khối u do nội độc tố gây ra và có thể chịu trách nhiệm cho sự suy giảm của các tế bào biến đổi bởi các đại thực bào được kích hoạt.

Trong các phản ứng miễn dịch tự nhiên, kích hoạt thụ thể giống Toll (TLRs) kích hoạt trực tiếp hoạt động kháng khuẩn chống lại vi khuẩn nội bào, trong đó ở chuột nhưng không ở người, được truyền dẫn chủ yếu bởi nitric oxide. Chúng tôi báo cáo rằng kích hoạt TLR ở đại thực bào người làm tăng cường biểu hiện thụ thể vitamin D và các gen vitamin D-1-hydroxylase, dẫn đến việc tăng cường peptide kháng khuẩn cathelicidin và tiêu diệt Mycobacterium tuberculosis nội bào. Chúng tôi cũng quan sát thấy rằng huyết thanh từ các cá nhân người Mỹ gốc Phi, được biết đến là dễ bị mắc bệnh lao, có lượng 25-hydroxyvitamin D thấp và không hiệu quả trong việc hỗ trợ sự tăng cường RNA thông tin của cathelicidin. Những dữ liệu này ủng hộ mối liên kết giữa TLRs và miễn dịch tự nhiên trung gian vitamin D, và gợi ý rằng sự khác biệt trong khả năng của các quần thể người sản xuất vitamin D có thể góp phần vào tình trạng dễ bị nhiễm trùng vi khuẩn.

Chúng tôi gần đây đã chỉ ra rằng sự biểu hiện của enzyme indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO) trong thời kỳ mang thai ở chuột là cần thiết để ngăn chặn sự từ chối của tế bào T mẹ đối với bào thai đồng loại. Ngoài vai trò của nó trong thai kỳ, các tế bào biểu hiện IDO được phân bố rộng rãi trong các cơ quan lympho sơ cấp và thứ cấp. Ở đây, chúng tôi cho thấy rằng các tế bào đơn nhân đã phân hóa dưới ảnh hưởng của yếu tố kích thích thuộc địa đại thực bào (M-CSF) có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào T trong ống nghiệm thông qua sự phân hủy nhanh chóng và chọn lọc tryptophan bởi IDO. IDO được kích thích trong các đại thực bào bởi sự kết hợp đồng vận của các tín hiệu từ tế bào T, bao gồm IFN-γ và CD40-ligand. Việc ức chế IDO bằng đồng phân 1-methyl của tryptophan đã ngăn chặn sự ức chế do đại thực bào gây ra. Các tế bào T tinh khiết được kích hoạt trong điều kiện thiếu tryptophan có thể tổng hợp protein, tham gia chu kỳ tế bào, và tiến triển bình thường qua các giai đoạn đầu của G1, bao gồm việc tăng cường thụ thể IL-2 và tổng hợp IL-2. Tuy nhiên, trong điều kiện thiếu tryptophan, sự tiến triển của chu kỳ tế bào dừng lại ở điểm dừng giữa G1. Việc phục hồi tryptophan cho các tế bào đang bị dừng lại là không đủ để cho phép sự tiến triển chu kỳ tế bào tiếp theo, cũng như việc kích thích đồng thời qua CD28. Tế bào T chỉ có thể thoát khỏi trạng thái bị ngừng lại nếu có một vòng tín hiệu thụ thể tế bào T thứ hai được cung cấp trong sự hiện diện của tryptophan. Các dữ liệu này tiết lộ một cơ chế mới mà trong đó các tế bào trình diện kháng nguyên có thể điều chỉnh sự kích hoạt tế bào T thông qua sự chuyển hóa tryptophan. Chúng tôi suy đoán rằng sự biểu hiện của IDO bởi một số tế bào trình diện kháng nguyên in vivo cho phép chúng ức chế các phản ứng tế bào T không mong muốn.

Chúng tôi đã điều tra vai trò của adiponectin, một protein tiết ra đặc hiệu cho tế bào mỡ và là một thành viên mới trong họ collagen phòng thủ hòa tan, trong quá trình sinh huyết và đáp ứng miễn dịch. Adiponectin ức chế sự hình thành tổn hợp từ các đơn vị tạo thuộc địa (CFU) — granulocyte-macrophage, CFU-macrophage, và CFU-granulocyte, trong khi không có tác động đến sự phát triển của các đơn vị tạo ban đầu — erythroid hoặc CFU hỗn hợp erythroid-myeloid. Ngoài ra, adiponectin ức chế sự gia tăng tế bào của 4 trong số 9 dòng tế bào dòng bạch cầu đơn nhân nhưng không ức chế sự gia tăng của dòng tế bào hồng cầu hoặc lymphoid ngoại trừ một dòng tế bào. Những kết quả này cho thấy adiponectin chủ yếu ức chế sự phát triển của các tế bào thuộc dòng myelomonocytic. Ít nhất một cơ chế của việc ức chế sự tăng trưởng là sự kích thích apoptosis vì điều trị các dòng tế bào leukemia myelomonocytic cấp tính bằng adiponectin kích thích sự xuất hiện của các đỉnh subdiploid và sự phân mảnh DNA oligonucleosomal. Ngoài việc ức chế sự phát triển của các tổ chức tiền thân myelomonocytic, adiponectin ức chế các chức năng của đại thực bào trưởng thành. Điều trị các đại thực bào nuôi cấy với adiponectin làm giảm đáng kể hoạt động thực bào của chúng và sản xuất yếu tố hoại tử khối u α do lipopolysaccharide gây ra. Việc ức chế thực bào bởi adiponectin được trung gian bởi một trong các thụ thể bổ sung C1q, C1qRp, vì chức năng này hoàn toàn bị loại trừ khi bổ sung một kháng thể đơn dòng chống C1qRp. Những quan sát này cho thấy adiponectin là một chất điều chỉnh tiêu cực quan trọng trong sinh huyết và hệ thống miễn dịch và nêu bật khả năng rằng nó có thể tham gia vào việc chấm dứt các phản ứng viêm thông qua các chức năng ức chế của nó.

Đại thực bào là một tập hợp các tế bào đa dạng có mặt ở tất cả các khoang của cơ thể. Sự đa dạng này được hình thành từ nguồn gốc phát sinh (tế bào từ phôi so với tế bào lấy từ tủy xương người lớn); từ bối cảnh của cơ quan; bởi sự kích hoạt hoặc ngăn chặn của chúng qua các tín hiệu khác nhau trong bối cảnh xâm nhập vi khuẩn, tổn thương mô và rối loạn chuyển hóa; và bởi sự phân cực của phản ứng T tế bào thích ứng. Các phản ứng thích ứng điển hình của đại thực bào bao gồm miễn dịch dung nạp, định hình và một loạt các trạng thái hoạt hóa, bao gồm M1, M2 hoặc tương tự M2. Hơn nữa, đại thực bào có thể ghi nhớ lâu dài những lần tiếp xúc với vi sinh vật (miễn dịch bẩm sinh huấn luyện). Phân tích đơn bào của các tế bào thực bào đơn nhân trong sức khỏe và bệnh tật đã thêm một chiều kích mới vào hiểu biết của chúng ta về sự đa dạng của sự phân hóa và hoạt hóa của đại thực bào. Các bối cảnh di truyền biểu sinh, yếu tố phiên mã và mạng lưới microRNA là những nền tảng cho khả năng thích ứng của đại thực bào với các tín hiệu môi trường khác nhau. Tính linh hoạt của đại thực bào, một thành phần thiết yếu của tình trạng viêm mãn tính, và sự tham gia của nó trong nhiều bệnh lý ở người, đặc biệt là ung thư, được thảo luận ở đây như một mô hình.

Đặt vấn đề —Tích tụ lipid quá mức trong đại thực bào đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của xơ vữa động mạch. Gần đây, chúng tôi đã phát hiện một protein huyết tương đặc hiệu cho tế bào mỡ, adiponectin, có nồng độ giảm ở bệnh nhân mắc bệnh động mạch vành. Chúng tôi đã chứng minh rằng adiponectin đóng vai trò như một điều chỉnh đối với các tác nhân gây viêm và ức chế sự bám dính của tế bào đơn nhân vào tế bào nội mô. Nghiên cứu hiện tại đã điều tra tác động của adiponectin lên tích tụ lipid trong đại thực bào lấy từ tế bào đơn nhân người.

Phương pháp và Kết quả —Các tế bào đơn nhân người được biệt hóa thành đại thực bào bằng cách ủ trong huyết thanh loại AB của người trong 7 ngày, và các tác động của adiponectin được nghiên cứu ở các khoảng thời gian khác nhau. Việc điều trị với nồng độ adiponectin sinh lý đã làm giảm nội bào cholesterol ester, được xác định bằng phương pháp enzym và huỳnh quang. Các đại thực bào được điều trị với adiponectin chứa ít giọt lipid nhuộm bởi dầu đỏ O hơn. Adiponectin ức chế sự biểu hiện của thụ thể scavenger lớp A (MSR) ở cả mức độ mRNA và protein qua phân tích Northern và phân tích immunoblot, mà không ảnh hưởng đến sự biểu hiện của CD36, được định lượng bằng phương pháp cytometry dòng chảy. Adiponectin làm giảm hoạt động trình diện promoter MSR lớp A, được đo bằng bài thử luciferase báo cáo. Điều trị bằng adiponectin giảm hoạt động gắn kết và thu nhận ligand MSR lớp A theo liều. Mức độ mRNA của lipoprotein lipase như một dấu hiệu của sự biệt hóa đại thực bào đã giảm bởi điều trị với adiponectin, nhưng mức độ của apolipoprotein E không có sự thay đổi. Adiponectin được phát hiện xung quanh các đại thực bào trong động mạch chủ bị tổn thương ở người thông qua hóa mô miễn dịch.

Kết luận —Protein huyết tương do tế bào mỡ sản sinh adiponectin đã ức chế sự chuyển đổi từ đại thực bào sang tế bào bọt, gợi ý rằng adiponectin có thể hoạt động như một điều chỉnh cho sự chuyển đổi từ đại thực bào sang tế bào bọt.

Các mô hình thí nghiệm thường là nền tảng cho các khuôn mẫu miễn dịch như sự phân cực M1/M2 của đại thực bào. Tuy nhiên, sự phân cực rõ rệt này trong các mô hình động vật không rõ ràng ở người, và ranh giới giữa các đại thực bào kiểu M1 và M2 thực sự được thể hiện dưới dạng một continuum, nơi mà các ranh giới vẫn chưa rõ ràng. Thực tế, các bệnh truyền nhiễm ở người được đặc trưng bởi sự quay vòng hoặc thường có một kiểu hình hỗn hợp giữa môi trường viêm pro-inflammatory (được chi phối bởi các cytokine interleukin (IL)-1β, IL-6, IL-12, IL-23 và Tumor Necrosis Factor (TNF)-α) và tổn thương mô do các đại thực bào được kích hoạt theo cách cổ điển (kiểu M1) và quá trình lành vết thương do các đại thực bào được kích hoạt theo chiều hướng khác (kiểu M2) diễn ra trong môi trường chống viêm (được chi phối bởi IL-10, yếu tố tăng trưởng chuyển đổi (TGF)-β, chemokine ligand (CCL)1, CCL2, CCL17, CCL18, và CCL22). Bài đánh giá này làm nổi bật sự phức tạp của tình hình trong các bệnh truyền nhiễm bằng cách nhấn mạnh vào continuum giữa các cực M1 và M2. Đầu tiên, chúng tôi thảo luận về sinh học cơ bản của việc phân cực đại thực bào, chức năng và vai trò của nó trong quá trình viêm và sự giải quyết của nó. Thứ hai, chúng tôi thảo luận về sự liên quan của continuum phân cực đại thực bào trong các bệnh truyền nhiễm và bị bỏ quên, và khả năng can thiệp vào các trạng thái kích hoạt như một chiến lược điều trị đầy hứa hẹn trong việc điều trị các bệnh này.

Sự lắng đọng fibrin ngoài mạch là một đặc điểm sớm và liên tục của các phản ứng viêm. Fibrin được tạo ra từ fibrinogen có nguồn gốc từ huyết tương, thoát ra khỏi hệ mạch để phản ứng với sự co rút của tế bào nội mô tại các vị trí viêm. Những nỗ lực của chúng tôi trong việc xác định chức năng sinh lý của fibrin(ogen) đã dẫn đến phát hiện, được báo cáo ở đây, rằng fibrinogen kích thích sự tiết chemokine của đại thực bào. Phân tích biểu hiện mRNA khác nhau và thử nghiệm bảo vệ RNase đã tiết lộ rằng protein viêm đại thực bào-1α (MIP-1α), MIP-1β, MIP-2, và protein chemotactic monocyte-1 đều được fibrinogen kích thích trong dòng tế bào tương tự đại thực bào chuột RAW264.7, và ELISA xác nhận rằng cả tế bào RAW264.7 và đại thực bào màng phúc mạc chuột nguyên thủy do thioglycolate kích thích đều tăng cường sự tiết protein chemotactic monocyte-1 hơn 100 lần khi tiếp xúc với fibrinogen. Các dòng tế bào đơn nhân người U937 và THP-1 precursor-1 (THP-1) cũng tiết ra chemokine để phản ứng với fibrinogen, khi được kích hoạt bằng IFN-γ và phân hóa với vitamin D3, tương ứng. Ô nhiễm LPS không thể giải thích cho những quan sát của chúng tôi, vì sự tiết chemokine do fibrinogen kích thích nhạy cảm với quá trình biến tính nhiệt và không bị ảnh hưởng bởi đối kháng thuốc LPS polymyxin B. Tuy nhiên, sự tiết chemokine do fibrinogen và LPS đều rõ ràng yêu cầu biểu hiện của thụ thể Toll-like 4 chức năng, vì mỗi phản ứng đều giảm ở các đại thực bào từ chuột C3H/HeJ. Do đó, các phản ứng bẩm sinh đối với fibrinogen và nội độc tố vi khuẩn có thể hội tụ tại các phân tử nhận diện Toll-like đã được bảo tồn trong tiến hóa. Dữ liệu của chúng tôi gợi ý rằng fibrin(ogen) ngoài mạch kích thích biểu hiện chemokine của đại thực bào, do đó thúc đẩy sự giám sát miễn dịch tại các vị trí viêm.

Chitin là một thành phần trên bề mặt của ký sinh trùng và côn trùng, và chitinase được sinh ra ở các dạng sống thấp hơn trong quá trình nhiễm các tác nhân này. Mặc dù bản thân chitin không tồn tại ở người, chitinase lại có trong bộ gene con người. Chúng tôi cho thấy rằng chitinase acid ở động vật có vú (AMCase) được sinh ra thông qua một con đường đặc hiệu của tế bào T hỗ trợ loại 2 (Th2) và sự trung gian của interleukin-13 (IL-13) trong các tế bào biểu mô và đại thực bào trong một mô hình hen suyễn do dị nguyên đường hô hấp, và biểu hiện với số lượng quá mức ở người bị hen suyễn. Sự trung hòa AMCase cải thiện viêm Th2 và tình trạng phản ứng quá mức ở đường hô hấp một phần bằng cách ức chế kích hoạt đường dây IL-13 và sự sinh ra chemokine. Vì vậy, AMCase có thể là một chất trung gian quan trọng trong các phản ứng do IL-13 gây ra trong các rối loạn chi phối bởi Th2 như hen suyễn.

Trong nhiều loại khối u rắn, đại thực bào liên kết với khối u (TAMs) là những thành phần quan trọng của môi trường vi mô của khối u (TME). Hơn nữa, sự thẩm thấu của TAMs có mối liên hệ mạnh mẽ với tỉ lệ sống sót thấp ở bệnh nhân ung thư rắn. Trong bài đánh giá này, chúng tôi mô tả nguồn gốc của TAMs và trạng thái phân cực của chúng do TME quy định. Chúng tôi cũng tập trung vào vai trò của TAMs trong việc thúc đẩy sự phát triển của khối u, tăng cường khả năng kháng thuốc hóa trị và xạ trị của tế bào ung thư, thúc đẩy sự hình thành mạch máu trong khối u, gây di căn và xâm lấn khối u, kích hoạt sự ức chế miễn dịch. Thêm vào đó, chúng tôi thảo luận về việc TAMs có thể được sử dụng làm mục tiêu điều trị cho khối u rắn trong lâm sàng. Các chiến lược điều trị bao gồm loại bỏ đại thực bào và ức chế sự kích hoạt của TAMs, thúc đẩy hoạt động thực bào của đại thực bào, hạn chế sự thu hút tế bào đơn nhân và các liệu pháp nhắm mục tiêu TAMs khác.