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单核巨噬细胞系统MPS和造血干细胞HSC

更新时间:2025-01-14   点击次数:149次

单核细胞(monocyte)和巨噬细胞(macrophage)系统是由单核细胞、巨噬细胞及其前体细胞组成的系统。它们具有很强的吞噬能力,且细胞核不分叶,故命名为单核吞噬细胞系统(mononuclear phagocyte system,MPS)。MPS细胞起源于骨髓,其分化与更新受细胞因子复杂网络的调控。在某些细胞因子,如多集落刺激因子(multi-colony stimulating factor,multi-CSF)、巨噬细胞集落刺激因子(macrophage-CSF,GM-CSF)等的刺激下,骨髓中的髓样干细胞经原单核细胞(monoblast)、前单核细胞(pre-monocyte)分化发育为单核细胞并进入血流。随着研究方法和手段的不断更新,巨噬细胞质控造血(2022年Science),巨噬细胞通过胞啃作用介导膜物质转移到造血干细胞HSC(2024年science),巨噬细胞-HSC 相互作用并定义造血克隆性(2024年Science)。这三篇science文献,让造血干细胞和巨噬细胞的关系研究更进一层(详情可见靶点科技网站)。

单核巨噬细胞系统MPS和造血干细胞HSC

外周血单核细胞占白细胞总数1%~3%,它在血流中仅存留几小时至数十小时,然后粘附到毛细血管内皮,穿过内皮细胞接合处,移行至全身各组织并发育成熟为巨噬细胞。组织损伤和炎症可加速单核细胞向组织移行。巨噬细胞在组织中寿命可达数月至数年。在不同组织中存留的巨噬细胞由于局部微环境的差异,其形态及生物学特征均有所不同,名称也各异,巨噬细胞根据其所处部位,可以将巨噬细胞分为小胶质细胞、肝脏Kupffer细胞、肺泡巨噬细胞、肾脏系膜细胞、破骨细胞、脾脏红髓巨噬细胞、脂肪组织相关巨噬细胞等它们除了执行吞噬和免疫防疫功能外,也参与组织重塑和维持组织稳态。此外,它们可能在不同的组织中执行特定的功能,例如小胶质细胞在脑组织中发挥免疫监视,清除死亡神经元、突触重塑的功能,破骨细胞从骨基质中吸收有机物和矿物质,脾脏中的红髓巨噬细胞能清除衰老的红细胞、调节铁代谢等。。一般认为除少数单核细胞或低分化的巨噬细胞外,成熟的巨噬细胞很少有或没有增殖能力,并不断被骨髓前体细胞分化的细胞所补充。另外,单核吞噬细胞系统细胞的分化发育还可受各种细胞因子如IL-2、IL-4以及干扰素等影响。单核细胞从骨髓释放入血,经短期的循环后,可随机或对趋化性刺激物起特异反应而移动到各种组织里。在这些组织里,它们对可溶性或者颗粒状的刺激物起反应,分化成具有不同形态和功能特征的组织巨噬细胞。这种巨噬细胞获得各异的、具更专门化功能的分化过程就是所谓的激活(activation),有许多因子可影响激活状态。基于单核细胞和巨噬细胞表面具有丰富的表面抗原和各种各样的表面受体,能组成性地或受刺激后合成和分泌大量具有生物活性物质的能力,以及具有运动/渗出、内吞/吞噬和趋化性等生物学活性,单核细胞和巨噬细胞在机体防御和自稳功能,诸如病原体的控制(包括抗细菌、病毒、真菌和原虫感染)、免疫调节(包括抗原提呈、树突状细胞的作用、抗肿瘤反应)以及组织维持(包括废弃物的管理、组织生长和修复、骨和钙的代谢、神经系统的再生等)等功能中起重要作用。

单核巨噬细胞系统MPS和造血干细胞HSC

大约在130多年前,就有人描述了功能性的巨噬细胞,当时在急性损伤的组织和炎症区,观察到具有非分叶核的大细胞存在。在慢性炎症区,这种细胞不仅多见,且其外形也显得更大,提示这种细胞可能具有消化已破坏的细胞和炎症碎物的能力。由于这种细胞显然有能力消化一些大的颗粒物,因此被命名为“巨噬细胞"(macrophage)。长期以来,这种清道夫的功能一直被认为是巨噬细胞的重要职责。直到1882年Robert Koch才注意到炎症区的吞噬细胞能够吞食结核菌。Metchnikoff于1882年曾推断,这种由上皮样细胞组成的结节状肉芽肿,实际上是由血液中的单核细胞衍生的。巨噬细胞作为固有免疫的重要细胞组分,能对入侵病原体做出反应,吞噬和消化病原体,也可以参与清除受损、衰老的细胞,通过抗原提呈与激发适应性免疫。但是巨噬细胞除了在对抗疾病中发挥作用外,也与慢性疾病(包括动脉粥样硬化,哮喘、炎症性肠病、关节炎等)、自身免疫性疾病(包括类风湿性关节炎、多发性硬化症),糖尿病、肿瘤的发生发展相关。1913年单核细胞才被确立为一个细胞类型。然而当时还是有不少病理学家仍然相信单核细胞和巨噬细胞是具有不同个体发育史的细胞。直到更晚些时候,代表循环血液中典型的单核细胞和组织巨噬细胞之间的中间体细胞被确认后,才确立了这两种细胞之间的联系。单核细胞一般为圆形,直径约10~20μm;巨噬细胞大小不等,直径约10~30μm或更大,常有伪足,呈多形性。单核/巨噬细胞有圆形或椭圆形的核,胞浆中富含溶酶体及其他各种细胞器。

1960年发现了单核细胞和巨噬细胞在消灭某些细胞内微生物中起着关键性作用。在皮肤、肺以及肠道这些组织器官中的巨噬细胞显然提供抗微生物和寄生虫感染的第一道防线。接触环境中的致病原能引起巨噬细胞膨大,增加其溶酶体数目,并使巨噬细胞更具吞噬力。还证明经病原体反复攻击的巨噬细胞可对这些病原体产生更强的抗性。这种改变的状态现被称为“激活"。同时还观察到当巨噬细胞介导的急性炎症消退后,如果再用同样的外源性微生物去攻击时,将会导致巨噬细胞迅速的积聚和激活。这种“重激活"显然是一种由记忆淋巴细胞触发的抗原特异性识别事件,这表明在淋巴细胞和巨噬细胞之间存在一种重要的相互作用的关系。



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