Rezydujące w tkance myszy makrofagi otrzewnej w homeostazie, naprawie, infekcji i przerzutach nowotworu, część 1

1. Wstęp

Jama otrzewnowa, jak również jamy opłucnej i osierdzia, powstają z zarodkowego koelomu, jamy powstałej w wyniku uformowania się ściany ciała embrionalnego, składającej się z mezodermy płytki ciemieniowej i ektodermy, oraz ściany jelita, obejmującej nabłonek trzewny. mezoderma płytkowa i endoderma.

Celom embrionalny jest ważną strukturą w procesie formowania się zarodka, a jego pojawienie się wyznacza rozwój embrionalny do stadium blastocysty. Podczas stadium blastocysty zarodek rozwija wypełniony płynem worek zwany koelomem.

Coelom embrionalny odgrywa bardzo ważną rolę w rozwoju embrionalnym. Zapewnia zarodkowi środowisko do odżywiania i oddychania oraz może wydalać produkty przemiany materii. Ponadto koelom zarodka może również zapewnić pewną ochronę zarodka. Można powiedzieć, że bez jamy ciała zarodka zarodek nie może się normalnie rozwijać.

Z drugiej strony odporność jest również jednym z istotnych czynników rozwoju człowieka. Odporność może chronić organizm przed zewnętrznymi zarazkami i wirusami, a także może nam pomóc w walce z różnymi chorobami. W przypadku zarodków, ponieważ układ odpornościowy nie jest jeszcze w pełni rozwinięty, zarodek polega na ochronie układu odpornościowego matki.

Chociaż jama ciała embrionalnego i odporność mogą wydawać się niezwiązane, rzeczywiście istnieje między nimi pewien związek. Kilka badań wykazało, że środowisko w embrionalnym ciele odgrywa rolę w rozwoju odporności. Na przykład w jamie ciała zarodka znajdują się pewne czynniki wzrostu, które mogą sprzyjać rozwojowi układu odpornościowego. Ponadto płyn w jamie ciała zarodka zapewnia również odżywianie i ochronę komórek odpornościowych.

Podsumowując, związek między zarodkiem a odpornością jest bardzo bliski. Jama zarodka zapewnia dobre środowisko do rozwoju zarodka, a także stwarza dogodne warunki do rozwoju układu odpornościowego. Dlatego powinniśmy pielęgnować znaczenie jamy brzusznej zarodka i skupiać się na ochronie i promowaniu naszej odporności. Z tego punktu widzenia musimy poprawić naszą odporność. Cistanche może znacznie poprawić odporność, ponieważ popiół mięsny zawiera różnorodne biologicznie aktywne składniki, takie jak polisacharydy, dwa grzyby, Huang Li itp. Składniki te mogą stymulować układ odpornościowy Różne typy komórek w systemie, zwiększają ich aktywność immunologiczną.

Kliknij korzyści zdrowotne cistanche

Proces, w którym powstaje zarodkowy koelom, został zachowany z prymitywnych superphyla Protostomia i Deuterostomia, tak że bezkręgowce z rodzaju Annelida, Mollusca, Echinodermata i Tunicata posiadają jamę koelomiczną anatomicznie i rozwojowo równoważną z embrionalnym koelomem, [2] który generuje jamy otrzewnowe, opłucnowe i osierdziowe podczas rozwoju embrionalnego ssaków.

Jama otrzewnej jest pokryta otrzewną, największą błoną surowiczą organizmu, o powierzchni porównywalnej do powierzchni skóry, złożoną z mezotelium, nabłonka pochodzenia mezodermalnego, błony podstawnej i tkanki łącznej podśródbłonkowej. 3]

Otrzewna ciemieniowa wyściela wewnętrzną powierzchnię ściany jamy brzusznej, podczas gdy otrzewna trzewna łączy się z warstwami błony surowiczej narządów jamy brzusznej.

Podwójny fałd otrzewnej tworzy krezkę, która łączy narządy trawienne jamy brzusznej ze ścianą jamy brzusznej i służy jako przewód dla naczyń, nerwów i naczyń limfatycznych. Niewielka objętość płynu otrzewnowego wydzielana przez komórki mezotelialne służy jako środek poślizgowy w jamie otrzewnej i zapobiega mechanicznemu tarciu między narządami jamy brzusznej. U myszy całkowitą objętość płynu otrzewnowego oszacowano w dwóch ostatnich raportach na około 50–100 μl w stanie stacjonarnym[4,5] i twierdzono, że różni się ona między samcami i samicami (≈20 μl vs ≈100 μl) oraz, w tym ostatnim, do zmiany podczas cyklu rujowego. Drenaż płynu otrzewnowego do układu limfatycznego umożliwia recyrkulację płynu otrzewnowego [7] i jest osiągany przez otwory w mezotelium, zwane aparatami szparkowymi, które znajdują się głównie w przeponie i sieci [3].

Sieć to trzewna tkanka tłuszczowa, która rozwija się w wyniku przerostu krezki i zawiera wyspecjalizowany układ naczyniowy oraz zorganizowaną tkankę limfatyczną, o której mówi się, że odgrywa ważną rolę w obronie przed infekcją otrzewnej.[8] Płyn otrzewnowy spływający przez przeponę zbiera się do podotrzewnowych luk chłonnych, aby dotrzeć do naczyń chłonnych zbierających przeponę, które spływają do węzłów chłonnych śródpiersia, podczas gdy płyn otrzewnowy sączący przez sieć gromadzi się w naczyniach chłonnych sieci, które z kolei zbierają się do pnia limfatycznego jelit, który łączy się z przewodem piersiowym przez cisterna chyli.[3] Drenaż jamy otrzewnej umożliwia kontrolę homeostazy otrzewnej i recyrkulacji leukocytów, ale zwiększa ryzyko rozsiewu patogenu i komórek nowotworowych z przerzutami.

Jama otrzewnowa jest narażona na dwie główne patologie, infekcję i przerzuty nowotworowe, generalnie związane z wysoką śmiertelnością, ze względu na łatwe rozprzestrzenianie się patogenów lub komórek nowotworowych w narządach jamy brzusznej oraz cechy anatomiczne jamy otrzewnej, które znacznie utrudniają opracowanie skutecznych metod leczenia tych chorób. Mimo że jama otrzewnej jest przestrzenią zamkniętą, niełatwo narażoną na inwazyjne patogeny, takie jak te, które penetrują skórę, płuca lub jelita, infekcje otrzewnej mogą powstać z powodu utraty integralności ściany jelita (spowodowanej przez wrzody, uduszenie przepuklin) zapalenie wyrostka robaczkowego lub rozrost guza), marskość wątroby, przypadkowe urazy jamy brzusznej, operacja jamy brzusznej lub dializa otrzewnowa.

Jama otrzewnej jest również narażona na urazy otrzewnej ciemieniowej lub trzewnej spowodowane urazem, infekcją lub operacją jamy brzusznej, co może prowadzić do zrostów otrzewnej. Dodatkowe patologie jamy otrzewnej to: – endometrioza otrzewnej, polegająca na tworzeniu się ektopowo unaczynionej endometrium w otrzewnej, związana z przewlekłym zapaleniem – autoimmunologiczne zapalenie błony surowiczej otrzewnej, przewlekłe zapalenie otrzewnej wywołane chorobami autoimmunologicznymi, takimi jak choroba Leśniowskiego-Crohna oraz – pooperacyjne zrosty otrzewnowe.[3,9,10]

Obrona immunologiczna przed infekcją otrzewnej i przerzutami nowotworu opiera się na pierwszej linii obrony miejscowej, wspieranej przez rezydentne komórki odpornościowe otrzewnej, obecne w jamie otrzewnej w stanie stacjonarnym, z właściwościami wykrywania i reagowania na odporność wrodzoną. Drugą linię obrony immunologicznej w jamie otrzewnej zapewniają jednostki czynnościowe tkanki limfatycznej, związane z tkanką tłuszczową zlokalizowaną w sieci, krezce lub tłuszczu gonad, zwane skupiskami limfoidalnymi związanymi z tłuszczem (FALC) lub mlecznymi plamami w przypadku FALC sieci [8] FALC mają organizację strukturalną podobną do tej, którą można znaleźć we wtórnych narządach limfatycznych, w tym zrąb na bazie komórek siateczkowatych, przedziały limfocytów B i T oraz wyspecjalizowane naczynia krwionośne i limfatyczne, umożliwiające migrację leukocytów do iz jamy otrzewnej.

Rezydujące otrzewnowe komórki odpornościowe obejmują rezydujące w tkance makrofagi otrzewnowe, ogólnie nazywane dużymi makrofagami otrzewnowymi (LPM) i komórki B1. Niedawne dowody eksperymentalne ujawniły, że poza ich podstawową funkcją fagocytarną, LPM spełniają różne funkcje homeostatyczne, naprawcze i immunologiczne, które odzwierciedlają wcześniej nieoczekiwaną plastyczność funkcjonalną. Komórki B1 otrzewnej są uważane za wrodzone komórki B, które konstytutywnie wytwarzają naturalną IgM, zapewniając lokalną ochronę immunologiczną przed szeroką gamą patogenów.

Ponadto komórki B1 aktywnie wytwarzają IgM w odpowiedzi na wirusy, bakterie, grzyby i pasożyty.[12] Pierwsza linia odporności w jamie otrzewnej u ssaków, polegająca na mechanizmach obronnych fagocytarnych i za pośrednictwem przeciwciał wspieranych przez LPM i komórki B1, przypomina prymitywne mechanizmy obronne podtrzymywane przez różne populacje koelomocytów obecnych w jamie celomicznej bezkręgowców. 13–15] Strategie obrony immunologicznej w jamach celomicznych były zatem wysoce konserwatywne podczas ewolucji od bezkręgowców do wyższych kręgowców.

W tym przeglądzie omawiamy najnowsze dowody, które poszerzyły naszą wiedzę na temat biologii LPM, opisując mechanizmy zastępowania rezydentnego embrionalnego LPM przez rezydentne LPM pochodzące z monocytów szpiku kostnego (moLPM), które skutkują fenotypowym i funkcjonalnym dymorfizmem płciowym LPM i ujawnienie, w jaki sposób LPM, wolne w płynnym środowisku w stanie ustalonym, wykonują funkcje naprawcze i obronne, tworząc struktury przypominające skrzeplinę w odpowiedzi na uszkodzenie otrzewnej oraz dynamiczne agregaty LPM związane z mezotelem po infekcji bakteryjnej.

Co więcej, ostatnie dowody eksperymentalne potwierdzają, że guzy otrzewnej mogą zakłócić metabolizm LPM, prowadząc do nabycia funkcji promujących nowotwór, które jednak mogą zostać odwrócone przez strategie eksperymentalne blokujące indukowaną przez nowotwór subwersję funkcji LPM, co może być podstawą do rozwoju nowych podejść immunoterapeutycznych przeciwko przerzutom guza otrzewnej opartych na przeprogramowaniu makrofagów.

2. Tożsamość dużych makrofagów otrzewnowych

LPM to długowieczne, rezydujące w tkankach makrofagi utworzone podczas życia embrionalnego, rozwojowo i funkcjonalnie ograniczone do jamy otrzewnej, w przeciwieństwie do innych populacji komórek odpornościowych otrzewnej, które są rekrutowane do jamy otrzewnej i recyrkulują do innych miejsc w stanie stacjonarnym, oraz w warunkach patologicznych. Należą do nich, w stanie stacjonarnym, komórki B1, które razem z LPM stanowią zdecydowaną większość komórek pobranych z płukania otrzewnej oraz niski odsetek SPM pochodzących z monocytów (dla małych makrofagów otrzewnowych), komórki B2, komórki T, komórki NK , wrodzone komórki limfoidalne i komórki tuczne.[11]

Jak szczegółowo omówiono w tym przeglądzie, badania przeprowadzone w ciągu ostatnich lat wykazały, że LPM nie tylko spełniają funkcje homeostatyczne otrzewnej, ale także biorą udział w naprawie uszkodzeń tkanek spowodowanych zapaleniem i infekcją oraz obronie przed infekcją drobnoustrojami. Ponadto LPM przyczyniają się do większości patologii otrzewnej, zwłaszcza do przerzutów guza otrzewnej, ale także do endometriozy otrzewnej, autoimmunologicznego zapalenia błony surowiczej i zrostów pooperacyjnych.

Rezydujące embrionalne LPM to komórki CD11b plus F4/80hi MHC-II− wyrażające serię markerów charakteryzujących makrofagi rezydujące w tkankach, takie jak CD14, CD64 i MerTK.[16,17]

Poza tym makrofagi rezydujące w tkankach zlokalizowane w jamach surowiczych ciała, które obejmują LPM i makrofagi rezydujące w tkankach obecne w jamach opłucnej i osierdziu, wydają się dzielić ekspresję czynnika transkrypcyjnego GATA6, receptora zmiatającego Tim4 i M -CSF receptor CFSR1. [11,18] Ponadto rezydentne embrionalne LPM charakteryzują się ekspresją kilku receptorów powierzchniowych komórek odzwierciedlających funkcje homeostatyczne, naprawcze, regulacyjne i obronne LPM, w tym cząsteczki zaangażowane w adhezję i lokalizację LPM, takie jak ICAM -2 (CD102), CD11b, CD49f, CD73 i CD62P,[19] rozpoznawanie i usuwanie martwych komórek, takich jak CD36, CD93, CD163, Tim4, MerTK, MARCO i MSR1,[4,16,20 –22] negatywna regulacja aktywacji makrofagów, zapewniająca niezapalne usuwanie komórek apoptotycznych, takich jak domena immunoglobulin V-set zawierająca 4 (VSIG4), [23] wiążąca patogeny, takie jak CD14, CD36 i SIGN-R1 (CD209b )[11,24] i odpowiedź na patogeny, takie jak TLR4 i TLR7.[25,26] Najbardziej reprezentatywne cząsteczki na powierzchni komórek wyrażane przez embrionalne LPM podsumowano na rycinie 1.

LPM należą do rodziny makrofagów rezydujących w tkankach, które dzielą ekspresję genów związanych z linią rdzeniową określoną podczas życia embrionalnego, ale nabywają specyficzne dla tkanki cechy transkrypcyjne i funkcjonalne ustalone po ekspozycji na specyficzne tkankowo sygnały mikrośrodowiskowe, poprzez ekspresję tkanki - specyficzne czynniki transkrypcyjne. [16,27] Pod tym względem czynnik transkrypcyjny GATA6 jest niezbędny do ekspresji genów specyficznych dla LPM, proliferacji i przeżycia LPM. [19,28,29] W konsekwencji, homeostaza, naprawa i obrona LPM funkcje były upośledzone u myszy z niedoborem GATA6 w komórkach mieloidalnych. [5,19,30] Ekspresja GATA6 jest utrzymywana w sposób niezależny od komórek [27,31] i zaproponowano, na podstawie eksperymentów in vitro, aktywację przez metabolit witaminy A, kwas retinowy, poprzez receptory jądrowe kwasu retinowego.

Ekspresja GATA6 byłaby zatem modulowana przez lokalną dostępność kwasu retinowego, co potwierdza koncepcję, że program transkrypcji LPM indukowany przez GATA{1}} jest odwracalny[17], co stanowiłoby podstawę funkcjonalnej plastyczności LPM, która umożliwia LPM, aby w razie potrzeby przełączyć się z funkcji homeostatycznych na naprawcze lub obronne.

Pod tym względem LPM przeniesione do przestrzeni pęcherzykowej obniżyły poziom GATA6 i uzyskały profil transkrypcyjny makrofagów pęcherzykowych. Twierdzono, że kwas retinowy aktywujący GATA6 w LPM jest wytwarzany przez komórki zrębu sieci i otrzewnej. Zgodnie z tymi obserwacjami, twierdzono, że ekspresja przez mezotelialne i fibroblastyczne komórki zrębowe czynnika transkrypcyjnego guza Wilmsa 1 (WT1), który napędza ekspresję dwóch ograniczających szybkość enzymów kontrolujących metabolizm retinolu, RALDH1 i RALDH2, [32] kontrolować ekspresję GATA6 w LPM i makrofagach rezydentnych GATA6 plus zlokalizowanych w jamie opłucnej i osierdziu, ponieważ wyczerpanie komórek WT1 plus spowodowało głęboką redukcję tych podzbiorów makrofagów, równolegle z jednoczesnym zmniejszeniem transkryptów Raldh1 i Raldh2, [18] dalsze wspieranie roli kwasu retinowego w podtrzymywaniu ekspresji GATA6, co jednak pozostaje do formalnego wykazania.

Fakt, że u myszy z niedoborem GATA{0}}CD11b plus makrofagi gromadziły się w mlecznych plamkach sieci, podczas gdy LPM były zmniejszone w jamie otrzewnej[19], potwierdza hipotezę, że kwas retinoidowy wydzielany przez komórki zrębu w sieci utrzymuje GATA{ {3}}steruje programem transkrypcyjnym w LPM i sugerowałoby, że LPM stale krążą w sieci, ale pozostaje to do formalnego wykazania.

Kwas retinowy jest ligandem receptorów retinoidowych X (RXR), które są członkami nadrodziny receptorów jądrowych czynników transkrypcyjnych zależnych od ligandów, które kontrolują metabolizm lipidów i glukozy oraz odgrywają kluczową rolę w zaburzeniach zapalnych i autoimmunologicznych.[33] Co ciekawe, myszy z niedoborem RXR 𝛼 i 𝛽 wykazywały głęboki defekt w ekspansji LPM u noworodków i zmniejszoną przeżywalność dorosłych LPM, z powodu akumulacji lipidów prowadzącej do apoptozy, ujawniając, że RXR przyczyniają się do ekspansji i utrzymania LPM. Analizy ATAC-seq ujawniły, że locus Gata6 wykazywał zmniejszoną dostępność chromatyny w LPM z niedoborem RXR, co korelowało z niższą ekspresją genu Gata6, potwierdzając, że RXR regulują zależny od GATA{7}}program transkrypcyjny LPM.

Czynnik stymulujący kolonie makrofagów (M-CSF lub CFS1) kontroluje zaangażowanie w linię makrofagów, a zatem różnicowanie LPM zależy od CFS1, jak wykazano u myszy z osteopetrozą (Csf1 op / op), które niosą mutację w genie Cfs1, prowadząc do wadliwy rozwój LPM. Ponadto, w oparciu o testy in vitro, doniesiono, że komórki mezotelialne wydzielają CSF1, który podtrzymywał proliferację LPM we wspólnych hodowlach komórek mezotelialnych-LPM; testy transwell ujawniły, że proliferacja LPM była znacznie zmniejszona, gdy zapobiegano interakcjom mezotelium-LPM, co sugeruje, że kontakt między komórkami przyczynił się do proliferacji LPM. Koncepcja, że ​​CSF1 pochodzący z mezotelium jest wymagany do utrzymania LPM, jest dodatkowo poparta niedawnym raportem pokazującym, że LPM były znacznie zmniejszone u myszy, u których komórki WT1 plus miały niedobór CFS1. To, czy CSF1 pochodzący z komórek mezotelialnych przyczynia się do samoodnawiania LPM w stanie stacjonarnym i / lub do proliferacji LPM podczas stanu zapalnego, pozostaje do zbadania.

3. Pochodzenie i zastępowanie dużych makrofagów otrzewnowych w homeostazie

LPM różnicują się podczas życia embrionalnego i utrzymują się poprzez samoodnawianie in situ w dorosłym życiu. W stanie stacjonarnym embrionalne LPM są stopniowo, ale częściowo zastępowane z późnych stadiów rozwoju embrionalnego przez rezydentne moLPM szpiku kostnego, które nabywają rezydentną embrionalną tożsamość LPM, ale zachowują pewne cechy transkrypcyjne i funkcjonalne związane z ich pochodzeniem. ] Pochodzenie embrionalnych LPM pozostaje kontrowersyjne, ponieważ doniesiono, że pochodzą one albo z podwójnego udziału makrofagów woreczka żółtkowego i monocytów wątroby płodu, [40] lub wyłącznie z monocytów wątroby płodu. [41] Zintegrowany model pochodzenia i zastępowania LPM pokazano na rysunku 2.

Zastąpienie embrionalnych makrofagów pochodzących z monocytów szpiku kostnego, rezydujących w tkankach, w stanie ustalonym, zostało opisane dla wszystkich populacji makrofagów rezydujących w tkankach, z wyjątkiem mikrogleju, komórek Langerhansa i komórek Kupffera, jak donosi dr F. Laboratorium Ginhoux , stosując modele mapowania losu oparte na ekspresji genu Ms4a3, specyficznie wyrażanego przez prekursory granulocytów i monocytów.[42] Wydaje się, że stopień zastąpienia przez makrofagi pochodzące z monocytów szpiku kostnego jest zasadniczo podyktowany dostępem do niszy i dostępnością.[43] Żadna z populacji makrofagów rezydujących w tkankach nie wykazuje całkowitego zastąpienia makrofagami pochodzącymi z monocytów szpiku kostnego, co sugeruje, że w każdym narządzie osiągana jest równowaga między rekrutacją monocytów szpiku kostnego a proliferacją i przeżyciem makrofagów pochodzących z embrionów i monocytów szpiku kostnego. [42]

Dlatego w dorosłym życiu rezydentna pula LPM jest utrzymywana w stanie ustalonym przez połączenie samoodnawiania rezydentnych embrionalnych LPM oraz różnicowania i samoodnawiania rezydentnych moLPM. W konsekwencji, w tym manuskrypcie, o ile nie wskazano inaczej, termin LPM odnosi się do dorosłej populacji LPM, która w stanie ustalonym obejmuje rezydentne embrionalne LPM i rezydentne moLPM. Co ciekawe, po osiągnięciu dojrzałości płciowej wskaźnik wymiany embrionalnej LPM jest wyższy u samców, których LPM wykazują wyższą aktywność proliferacyjną, jak wykazano w analizach genetycznego mapowania losu z laboratoriów dr F. Ginhoux i dr S. Jenkinsa, które mimo wszystko odnotowali różnice we wskaźnikach zastępowalności.[39,42] Ginhoux i współpracownicy[42] stwierdzili wyższy odsetek rezydentnych moLPM u samców w wieku 8 i 20 tygodni (≈25 procent vs 10 procent i ≈50 procent vs 25 procent odpowiednio).

W przeciwieństwie do tego Jenkins i współpracownicy [39] donieśli, że ≈30 procent rezydentnych moLPM wykryto zarówno u mężczyzn, jak i kobiet po 4 tygodniach, podczas gdy po 16 tygodniach mężczyźni mieli wyższy odsetek rezydentnych moLPM (≈60 procent vs 30 procent). Zaproponowano, aby zastępowanie dymorfizmu płciowego przez rezydentne moLPM było kontrolowane przez zmiany w mikrośrodowisku otrzewnej, które pojawiają się po dojrzewaniu płciowym, niezależnie od poziomu estrogenu i otyłości otrzewnej, [39] co prowadzi do rozbieżności w heterogeniczności populacji LPM. Rozbieżność związana z płcią w heterogeniczności w populacji LPM, jak również różnice płciowe w mikrośrodowisku otrzewnej, determinują znaczące różnice transkrypcyjne i funkcjonalne między populacją LPM u samców i samic myszy, chociaż analizy RNA-seq na poziomie pojedynczej komórki ujawniły równoważne tożsamości klastrów w męskich i żeńskich LPM.

RNA-seq analyses, at the population level, of 10- to 12-week-old male and female mice LPMs indicated that 486 mRNA transcripts were differentially expressed (>1.5-fold) między kobietami i mężczyznami LPM. 148 transkryptów mRNA o większej ekspresji w żeńskich LPM na poziomie populacji obejmowało geny związane z wychwytem i transportem lipidów, takie jak Apoe, Apoc1, Saa2 i Saa3, a także geny związane z obroną immunologiczną. Te ostatnie obejmowały Timd4, Cxcl13, Tgfb2, geny składowe dopełniacza C1qa, C3 i C4b oraz geny receptora lektyny typu C Cd209a, Cd209b i Clec4g. [39] Natomiast u mężczyzn geny o większej ekspresji w LPM były związane z proliferacją i procesami związanymi z cyklem komórkowym, takimi jak Cdk1, E2f2 i Mki67.

Co ciekawe, samice myszy były bardziej odporne na ostre zapalenie otrzewnej wywołane przez paciorkowce grupy B [44] lub zakażenie Streptococcus pneumoniae. [39] Ponieważ CD209 (SIGN-R1) ma kluczowe znaczenie dla przeżycia po zakażeniu S. pneumoniae poprzez promowanie skutecznej fagocytozy bakteryjnej i klirensu [24], uważa się, że zależna od płci oporność na bakteryjne zapalenie otrzewnej jest spowodowana wyższą ekspresją żeńskich LPM CD209 i dodatkowo składników dopełniacza oraz chemokiny rekrutującej komórki B1 CXCL13.[39] W związku z tym twierdzono, że wyższa odporność kobiet i niemowląt na infekcje przenoszone przez krew koreluje ze zwiększoną produkcją naturalnych przeciwciał zależną od CXCL{12}} przez komórki B1.

4. Wymiana dużych makrofagów otrzewnej wywołana stanem zapalnym

Zgłaszano, że reakcje zapalne w jamie otrzewnej wywołane sterylnymi bodźcami zapalnymi, [5,39,42,45,46] chirurgią jamy brzusznej [39] lub infekcją bakteryjną [47] powodują śmierć komórek LPM, prowadząc do zmniejszenia liczby rezydentne LPM (w tym rezydentne embrionalne LPM i rezydentne moLPM), których zakres koreluje z ciężkością stanu zapalnego. [42,46] Odzyskiwanie pierwotnej puli LPM następuje przez proliferację pozostałych rezydentnych LPM [45] i zastąpienie przez LPM pochodzące z zapalnych monocyty (dalej ii-moLPM dla moLPM wywołanych stanem zapalnym), jak wykazano przy użyciu różnych strategii eksperymentalnych, opartych na modelach mapowania losu, [42] chronionych tkankowo chimerycznych myszach szpiku kostnego i eksperymentach z transferem adopcyjnym. [39,46]

Wykorzystanie modelu eksperymentalnego opartego na indukcji łagodnego stanu zapalnego wywołanego przez małą dawkę zymosanu (10 μg na mysz) lub ciężkiego stanu zapalnego wywołanego przez dużą dawkę zymosanu (1000 μg na mysz) oraz eksperymenty z transferem adopcyjnym w celu śledzenia ii-moLPM i ocenić, w jaki sposób środowisko zapalne kontroluje ich różnicowanie, Jenkins i współpracownicy zaproponowali, że stopień zastąpienia rezydentnych LPM przez ii-moLPM oraz stopień, w jakim później uzyskują tożsamość i funkcję rezydentnych LPM, zależy od ciężkości stanu zapalnego proces i wielkość śmierci LPM[46] (Rysunek 2).

ii-moLPM utworzone po łagodnym zapaleniu współistniały przez długi czas z pozostałymi rezydentnymi LPM, ale konkurencja z rezydentnymi LPM i zmiany w środowisku otrzewnej utrzymywały je w nieprawidłowym stanie aktywacji i blokowały nabywanie rezydentnego fenotypu LPM. W przeciwieństwie do tego, ciężkie zapalenie może prowadzić do całkowitej ablacji rezydentnych LPM, które ostatecznie są zastępowane przez ii-moLPM, które nabyły rezydentną tożsamość LPM, ale zachowały transkrypcyjnie i funkcjonalnie rozbieżne cechy, określone przez ich pochodzenie, zapalenie otrzewnej i czas -of -rezydencja.[46] Zaproponowano, że fenotyp ii-moLPM obejmuje wewnętrzne markery określone przez ich pochodzenie, takie jak CD62L i Semaforyna 4a, markery, których ekspresja jest kontrolowana przez współzawodnictwo z rezydentnymi LPM, ale jest przeprogramowana w czasie, takie jak GATA6, MHCII i CCR5, i znaczniki związane z czasem zamieszkania, niezależne od konkurencji z rezydentnymi LPM, takimi jak Tim4, CD209b i VSIG4. Wydaje się, że znaczna część genów ulegających zróżnicowanej ekspresji przez rezydentne LPM i ii-moLPM jest kontrolowana przez różnice w sygnalizacji kwasu retinowego, bezpośrednio lub w sposób zależny od GATA.[46]

ii-moLPM wykazują wyższą aktywność proliferacyjną niż rezydentne LPM, [38,46], co sugerowano, że koreluje z różnicami w zwiększonej zdolności tych pierwszych do proliferacji w odpowiedzi na CSF1 wytwarzany przez komórki mezotelialne. [36] Ponadto ii-moLPM wykazywały niższą zdolność do fagocytozy bakterii i wychwytywania umierających komórek oraz nie wytwarzały CXCL13.[46] Podczas gdy liczba komórek B1 otrzewnej wzrasta wraz z wiekiem w stanie homeostazy, zapalenie otrzewnej doprowadziło do wadliwej akumulacji komórek B1[46], ponieważ, jak wskazano powyżej, wytwarzanie CXCL13 przez LPM kontroluje przemieszczanie się komórek B1 do jamy otrzewnej.[48] Dlatego fakt, że rozwojowa i funkcjonalna heterogeniczność populacji LPM zależy od płci i wieku, ma ważne implikacje przy zajmowaniu się rolą LPM w naprawie, obronie i implikacjach w przerzutach guza otrzewnej, które należy wziąć pod uwagę w przyszłych badaniach.

Należy zauważyć, że monocyty rekrutowane do jamy otrzewnej podczas reakcji zapalnych związanych z niezakaźnym uszkodzeniem otrzewnej, infekcją lub wzrostem guza przerzutowego mogą potencjalnie różnicować się w komórki pochodzące z monocytów, które spełniają określone funkcje naprawcze, obronne lub promujące nowotwór, ale może nie nabywać cech fenotypowych lub funkcjonalnych LPM, a zatem nie należy ich uważać za ii-moLPM. Jednak określenie tożsamości komórek zróżnicowanych z monocytów rekrutowanych do objętej stanem zapalnym otrzewnej może być kontrowersyjne, ponieważ w większości doniesień skupia się na funkcjonalnym znaczeniu komórek pochodzących z monocytów otrzewnej, czasie utrzymywania się i/lub nabywaniu cech LPM przez te komórki. komórki pochodzące z monocytów nie zostały uwzględnione i odwrotnie, w raportach dotyczących zastępowania rezydentnego LPM podczas stanu zapalnego, funkcja ii-moLPM nie została dogłębnie zbadana.

Zgodnie z hipotezą, że rywalizacja o określoną niszę fizyczną, zdefiniowaną przez komórkowe i molekularne czynniki mikrośrodowiska, determinuje udział monocytów w makrofagach rezydujących w tkankach [43], zaproponowano istnienie niszy biochemicznej dla makrofagów rezydujących w otrzewnej. [46] ] W związku z tym konkurencja o sygnały i interakcje między komórkami kontrolujące przeżycie, proliferację i funkcję LPM kontrolowałaby równowagę między rezydentnymi LPM a ii-moLPM, jak również nabywanie dojrzałej rezydentnej tożsamości LPM przez iimoLPM.

5. Rola dużych makrofagów otrzewnowych w homeostazie otrzewnej

LPM odgrywają zasadniczą rolę w usuwaniu komórek apoptotycznych w stanie ustalonym, co jest cechą charakterystyczną makrofagów rezydujących w tkankach, która ma kluczowe znaczenie dla utrzymania samotolerancji [49], poprzez ekspresję specyficznych receptorów zmiatających, w tym CD36, CD93, CD163 Tim4 i MerTK. Co ciekawe, zaproponowano, że skuteczna internalizacja komórek apoptotycznych przez LPM polega na początkowym wiązaniu fosfatydyloseryny z Tim4 eksponowanym przez komórki apoptotyczne, a następnie pochłonięciu za pośrednictwem MerTK. LPM są programowane przez mikrośrodowisko otrzewnej, aby skutecznie usuwać komórki apoptotyczne, unikając zapalenia wywołanego przez rozpoznawanie kwasu nukleinowego, w którym pośredniczy TLR, przy jednoczesnym zachowaniu zdolności do reagowania na infekcję.

Twierdzono, że czynniki transkrypcyjne 2 i 4 podobne do Kruppela napędzają programowanie LPM w celu immunologicznie cichego usuwania komórek apoptotycznych, poprzez kontrolowanie ekspresji genów receptorów rozpoznawania komórek apoptotycznych, takich jak Timd4, Marco i Olr1, oraz genów działających jako regulatory ujemne sygnalizacji TLR, takich jak Hes1, Socs3, Pdlim2, Ptpn6 i Tnfaip3, co skutkuje zwiększonym progiem aktywacji. Zgodnie z tymi obserwacjami LPM wykazują ekspresję VSIG4, receptora związanego z rodziną B7, który według doniesień zmniejsza aktywację makrofagów poprzez przeprogramowanie mitochondrialnego utleniania pirogronianu i produkcji ROS za pośrednictwem PDK{14}}.[23]

LPM odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu homeostazy komórek B1 otrzewnej. Rzeczywiście, otrzewnowe komórki B1, które konstytutywnie wytwarzają naturalną IgM, zapewniając lokalną pierwszą linię obrony przed szeroką gamą patogenów, [12] zależą od chemokiny CXCL13, wytwarzanej przez LPM i komórki zrębowe, do ich rekrutacji z krążenia i zasiedlania do jamy otrzewnej; CXCL13 jest również wymagany do naprowadzania komórek B1 do sieci.[48] Ponadto, po migracji w stanie ustalonym do blaszki właściwej jelita, komórki B1 otrzewnej wydzielają naturalne przeciwciała IgA, aby zapewnić kontrolę immunologiczną mikroflory jelitowej.[12] Co ciekawe, zmiana klasy IgA w komórkach B1 otrzewnej, aw konsekwencji wydzielanie IgA w jelitach za pośrednictwem komórek B1, jest kontrolowane przez produkcję TGF-𝛽 zależną od kwasu retinowego/GATA{13}} przez LPM.[19] Zgodnie z tą obserwacją, kwas retinowy i TGF-𝛽 mają synergistyczny wpływ na zmianę klasy IgA w komórkach B1 otrzewnej in vitro.[50]

Dodatkową funkcją LPM związaną z homeostazą otrzewnej jest obserwacja w celu wykrycia jałowego uszkodzenia otrzewnej, które, jeśli nie zostanie szybko naprawione, może doprowadzić do powstania zrostów otrzewnej, które mogą przekształcić się w ciężką chorobę otrzewnej, w tym niedrożność jelit i bezpłodność u kobiet. 10] Nadzór w celu wykrycia uszkodzenia lub infekcji otrzewnej jest zasadniczo realizowany przez LPM i wymaga aktywnego patrolowania powierzchni otrzewnej. W związku z tym w niedawnym raporcie, w którym obrazowanie jamy otrzewnej przez nienaruszoną ścianę brzucha wykonano za pomocą mikroskopii przyżyciowej, wykazano, że LPM poruszają się biernie w sposób zależny od oddychania i losowy w stanie ustalonym, z prędkościami do 800 μm s-1. [4] Rola LPM w naprawie tkanki otrzewnej i tworzeniu zrostów została omówiona w następnej sekcji.

6. Rola dużych makrofagów otrzewnowych w naprawie uszkodzeń otrzewnej

Uszkodzenie otrzewnej brzusznej lub trzewnej może być spowodowane jałowym uszkodzeniem wynikającym z przypadkowego urazu lub operacji brzusznej lub może wynikać z patologii otrzewnej, takich jak infekcja, choroby wątroby lub jelit lub przerzutowy wzrost guza. Ostatnie badania, omówione poniżej, rzuciły światło na mechanizmy zaangażowane w naprawę sterylnego uszkodzenia otrzewnej oraz na rolę LPM w tym procesie. W przeciwieństwie do tego, w jaki sposób otrzewna uszkodzona przez infekcję otrzewnej lub przerzuty nowotworu jest następnie przywracana, pozostaje do dogłębnego zbadania.

Wykrywanie uszkodzeń wyściółki otrzewnej odbywa się poprzez rozpoznawanie wzorców molekularnych związanych z zagrożeniem (DAMP), uwalnianych przez uszkodzone komórki, w tym komórki mezotelialne, komórki znajdujące się w tkance łącznej podśródbłonkowej i potencjalnie te, które tworzą leżące pod nią tkanki. DAMP obejmują konstytutywnie eksprymowane DAMP, takie jak jądrowe i mitochondrialne DNA, białka jądrowe i mitochondrialne (HMGB1, histony, cytochrom c), ATP, jony K plus lub białka wiążące wapń S100, indukowalne DAMP, takie jak białka szoku cieplnego, defensyny , galektyny i IL{5}}𝛼 oraz pozakomórkowe DAMP, takie jak hialuronian lub siarczan heparanu.[51] Komórki mezotelialne aktywowane przez DAMP wywołują zapalenie otrzewnej poprzez uwalnianie prozapalnych cytokin i chemokin, które promują rekrutację leukocytów do uszkodzonych obszarów i aktywację dopełniacza, co powoduje dodatkowy stan zapalny. Ta reakcja zapalna wyzwala zależną od czynnika tkankowego polimeryzację fibryny w wyniku braku równowagi między fibrynogenezą a fibrynolizą, co prowadzi do powstania matrycy fibrynowej, służącej jako rusztowanie do naprawy rany.

Ta ostatnia obejmuje rekrutację do przedziału podmezotelalnego leukocytów pełniących funkcję naprawczą, w tym LPM, neutrofili, monocytów i makrofagów pochodzących z monocytów, rekrutację prekursorów mezenchymalnych, odkładanie macierzy pozakomórkowej, wrastanie nerwów i naczyń krwionośnych oraz ponowne nabłonkowanie uszkodzonej otrzewnej.[10] Utrzymujące się zapalenie otrzewnej może prowadzić do nadmiernego odkładania się fibryny i ostatecznie do tworzenia włóknistych mostków między przeciwległymi powierzchniami otrzewnej, zawierających nerwy i naczynia krwionośne, zwanych zrostami brzusznymi.[52] Zrosty są głównie wynikiem operacji brzusznej, ale mogą być również spowodowane infekcją, endometriozą, radioterapią lub dializą otrzewnową i wiążą się ze znaczną chorobowością, która może wiązać się z powikłaniami zagrażającymi życiu.[52]

Analiza za pomocą mikroskopii elektronowej gojenia otrzewnej po eksperymentalnym urazie chirurgicznym, ujawniająca, że ​​makrofagi przylegały do ​​uszkodzonej tkanki 24 godziny po spowodowaniu urazu, a następnie migrowały do ​​rany [53], dostarczyła pierwszego dowodu na możliwą rolę makrofagów w otrzewnej naprawa obrażeń. Hipoteza ta została dodatkowo poparta badaniami mikroskopii przyżyciowej z laboratorium dr P. Kubesa, które wykazały, że po wywołanym laserem uszkodzeniu torebki wątroby, F4/80high GATA6 plus LPM były rekrutowane do uszkodzonych obszarów i migrowały przez mezotelium do urazy wątroby, w ciągu 1 godziny po urazie wywołanym laserem.[30]

LPM wykryły uszkodzoną tkankę poprzez rozpoznanie ATP uwalnianego przez martwicze komórki wątroby przez receptor DAMP PX27 i infiltrowały miąższ wątroby poprzez CD44- pośredniczące w wiązaniu hialuronianu obecnego w uszkodzonych obszarach. Co ciekawe, rekrutacja do uszkodzonej tkanki wywołała proliferację LPM i regulację w górę cząsteczek związanych z alternatywnym fenotypem aktywowanym / naprawczym, takim jak CD206, CD273 i arginaza 1. W związku z tym zrekrutowane LPM aktywnie przyczyniły się do usunięcia komórek martwiczych, co zostało uznane za krytyczne do rewaskularyzacji i naprawy tkanek, co poparto eksperymentami wykazującymi, że gojenie uszkodzonych obszarów było opóźnione u myszy z niedoborem LPM obciążonych klodronianem, w których pośredniczy LPM lub z niedoborem GATA.[30]

Podobna rekrutacja indukowana przez ATP i zależna od CD{1}} migracja do uszkodzonego obszaru F4/80 high GATA6 plus LPM została opisana w modelu termicznego uszkodzenia jelit.[54] Eksperymenty z wyczerpywaniem LPM za pośrednictwem liposomów z klodronianem również potwierdziły koncepcję, że LPM przyczyniły się do naprawy uszkodzonych jelit w tym eksperymencie. Jednak to, czy, jak opisano w tym raporcie, LPM są rekrutowane do błony surowiczej jelita po uszkodzeniu nabłonka jelitowego, wymagałoby dalszych badań, ponieważ pozostaje możliwe, że zjawisko to było sztuczne, jeśli w tych eksperymentach uszkodzenie nie ograniczało się tylko do powierzchni światła jelita, ale wpłynął na błonę śluzową jelit i warstwę podśluzową, biorąc pod uwagę strategię eksperymentalną zastosowaną w celu rozwiązania tego problemu w tym badaniu.

Z drugiej strony, w odniesieniu do eksperymentów z wyczerpaniem LPM przez leczenie liposomami obciążonymi klodronianem, przeprowadzonych w celu zajęcia się rolą LPM w naprawie wątroby lub błony surowiczej jelit, [30,54] czy opóźnione gojenie się ran obserwowane u myszy leczonych klodronianem było spowodowane, przynajmniej częściowo, wyczerpaniem makrofagów pochodzących z monocytów otrzewnej i populacji makrofagów rezydujących w tkankach obecnych w sieci, błonie otrzewnej lub torebce wątroby, nie można wykluczyć. Rzeczywiście, wykazano, że monocyty są rekrutowane do uszkodzonych obszarów otrzewnej, gdzie różnicują się w makrofagi pochodzące z monocytów, które mogą promować naprawę tkanek.[55]

Zgodnie z tymi obserwacjami, koncepcja, że ​​​​po przyczepieniu się LPM do uszkodzonego mezotelium, migrują one do uszkodzeń surowiczych i spełniają krytyczną funkcję naprawczą, została zakwestionowana przez niedawny raport, w którym genetyczne mapowanie losu pozwoliło prześledzić rezydentne LPM po jałowym uszkodzeniu wątroby [56] Badania te ujawniły, że GATA6 plus rezydentne LPM gromadziły się na uszkodzonej powierzchni wątroby, ale minimalnie atakowały martwiczy miąższ wątroby. Ponadto, stosując zależny od toksyny błonicy G6Mø-CreER; linii myszy R26-tdTomato/iDTR, która umożliwiła ablację genetyczną większości LPM rezydentnych GATA6 plus, autorzy doszli do wniosku, że brak LPM rezydentnych GATA6 plus nie miał znaczącego wpływu na gojenie się ran wątroby, a zatem że GATA6 plus rezydentne LPM LPM nie były krytyczne dla regeneracji uszkodzonej tkanki surowiczej. Dlatego należy przeprowadzić dodatkowe badania w celu ustalenia, czy i ostatecznie w jaki sposób LPM przyczyniają się do gojenia otrzewnej.

Co ciekawe, niedawny raport laboratorium dr P. Kubesa, oparty na obrazowaniu jamy otrzewnej po wywołanym laserem ogniskowym termicznym uszkodzeniu otrzewnej, za pomocą mikroskopii przyżyciowej przez nienaruszoną ścianę brzucha, potwierdza bezpośrednią rolę LPM w naprawie błony surowiczej. [4] Rzeczywiście, rezydentne GATA6 plus LPM były pierwszymi komórkami rekrutowanymi do uszkodzeń mezotelium, procesu, który wymagał przepływu ścinającego płynu otrzewnowego. Zrekrutowane LPM przyczepiły się do uszkodzonej otrzewnej i całkowicie pokryły zmiany chorobowe 15 minut po urazie, tworząc struktury przypominające skrzeplinę w procesie odzwierciedlającym agregację płytek krwi w odpowiedzi na uszkodzenie naczynia krwionośnego. Agregacja LPM nie była zależna od kanonicznych cząsteczek adhezyjnych lub polimeryzacji fibryny, ale od receptorów zmiatających zawierających domeny bogate w cysteinę receptora zmiatającego (SRCR), takie jak MARCO lub MSR1, które wiążą się z dużą liczbą ligandów polianionowych i które są wysoce konserwatywne podczas ewolucji z bezkręgowców. Rzeczywiście, u szkarłupni, takich jak jeżowiec morski, uszkodzenie jamy brzusznej doprowadziło do agregacji celomocytów, wyrażających homologi zawierające SRCR, które uszczelniały uszkodzone obszary. [57,58] Twierdzono, że LPM przyczyniają się do naprawy ogniskowej uszkodzeń otrzewnej, osiągając fizyczne uszczelnienie uszkodzeń otrzewnej, ponieważ blokada agregacji makrofagów doprowadziła do opóźnionego gojenia uszkodzonej otrzewnej ściennej.[4]

W przeciwieństwie do tego, używając eksperymentalnego modelu tworzenia zrostów otrzewnej wywołanego chirurgicznym sterylnym uszkodzeniem, obejmującego tworzenie guzika otrzewnej przez zszycie części ściany otrzewnej, wykazano, że duża liczba LPM jest rekrutowana do guzików w ciągu 3 godzin po operacji [4] W tym jatrogennym otoczeniu makrofagi tworzyły rozległe agregaty, które promowały odkładanie się fibryny i wzrost tkanki bliznowatej, prowadząc do powstania zrostów otrzewnej w ciągu 7 dni po operacji.

Co ciekawe, liczba i rozwój zrostów otrzewnowych były znacznie zmniejszone u myszy, u których LPM zostały wyczerpane na 24 godziny przed operacją, co potwierdza, że ​​LPM przyczyniły się do tworzenia zrostów otrzewnowych. Co ciekawe, stosując podobny model eksperymentalnego tworzenia zrostów, wykazano, że LPM tworzą barierę komórkową nad skrzepami fibrynowymi utworzonymi w uszkodzonych obszarach mezotelialnych, proces prowadzący do tworzenia zrostów, jeśli bariera makrofagowa była niewystarczająca do pokrycia skrzepu fibrynowego, ale to wykluczał tworzenie się zrostów, jeśli bariera makrofagowa całkowicie osłaniała skrzepy fibrynowe.[59] Wzmocnienie bariery makrofagowej za pośrednictwem IL{2}}zapobiegło tworzeniu się zrostów i może stanowić podstawę do opracowania innowacyjnych metod leczenia zapobiegających zrostom pooperacyjnym. Dlatego, chociaż początkowa rekrutacja i agregacja makrofagów, wraz z odkładaniem się fibryny, wydaje się być wymagana do prawidłowej naprawy błony surowiczej, może również powodować patogenne blizny prowadzące do tworzenia zrostów, co jest skorelowane z niską aktywnością fibrynolityczną mezotelium. ]

Podsumowując, rola LPM w sterylnej naprawie uszkodzeń otrzewnej jest w dużej mierze podyktowana ciężkością urazu. LPM sprzyjają tworzeniu się zrostów po dużym uszkodzeniu otrzewnej, ale spełniają istotną funkcję szybkiej naprawy ogniskowych uszkodzeń mezotelium, przypominając prymitywne mechanizmy naprawcze zachowane podczas ewolucji (ryc. 3). Z drugiej strony potencjał LPM do inwazji głęboko uszkodzonej tkanki podśródbłonkowej i przyczyniania się do jej odbudowy wraz z makrofagami i neutrofilami pochodzącymi z monocytów jest nadal kontrowersyjny i dlatego wymaga dalszych badań. W związku z tym, czy, jak opisano dla innych populacji makrofagów, LPM wytwarzają głębokie mediatory gojenia, takie jak płytkopochodny czynnik wzrostu, insulinopodobny czynnik wzrostu 1, TGF-?1 lub VEGF-?, pozostaje do zbadania .

For more information:1950477648nn@gmail.com