Макрофаги

Ельчанинов Андрей Владимирович — доктор медицинских наук, доцент, заведующий лабораторией регенеративной медицины ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Минздрава России, профессор кафедры гистологии, эмбриологии и цитологии лечебного факультета ФГАОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова» Минздрава России, автор более 100 печатных работ, опубликованных в российских и зарубежных журналах, посвященных биологии моноцитарно-макрофагальной системы млекопитающих, различным аспектам регенерации, в том числе репаративной регенерации печени млекопитающих

Фатхудинов Тимур Хайсамудинович — доктор медицинских наук, профессор, заместитель директора по научному развитию НИИ морфологии человека имени академика А.П. Авцына ФГБНУ «Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского», заведующий кафедрой гистологии, цитологии и эмбриологии, заместитель директора по научной работе Медицинского института ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов», автор более 100 научных работ в российских и зарубежных изданиях, круг научных интересов: клеточная биология, тканевая и клеточная инженерия, регенеративная медицина

Уже довольно длительное время область наших научных интересов включает различные вопросы регенерации и регенеративной медицины, а также изучение роли тех или иных клеточных механизмов в развитии патологических состояний. На протяжении последних нескольких лет наше внимание было приковано к макрофагам. Это объясняется рядом причин. Во-первых, их значение в регуляции тканевого гомеостаза трудно переоценить, какой процесс ни возьми, репаративный или патологический. Во-вторых, в научной литературе наблюдается бум в изучении макрофагов, их развития, фенотипа и функций, что связано с появлением современных методов исследований. В фокусе непосредственно наших исследований оказались макрофаги совершенно различных органов, за некоторым исключением был охвачен практически весь организм млекопитающих. В ходе исследований нашим коллективом опубликован целый ряд как оригинальных исследований, так и литературных обзоров. Анализируя весь накопленный материал, мы решили объединить его в одном издании, чтобы дать заинтересованному читателю представление сразу практически обо всем спектре популяций макрофагов организма млекопитающих. Конечно, несмотря на широту наших научных интересов, всеобъемлюще охватить такую тему, как макрофаги, практически невозможно, поэтому в монографию вошли данные прежде всего о самых многочисленных популяциях макрофагов, а также о тех, которые мы изучаем сами. При этом мы рассмотрели преобладающие популяции макрофагов в том или ином органе. Минорные популяции, такие как периваскулярные, вокругпротоковые, капсулярные макрофаги и т.д., практически не рассматривались. В книге нет данных о популяции макрофагов органов кроветворения и иммунной защиты, за исключением селезенки. Мы посчитали, что это слишком специфичная тема, и касается она вопросов кроветворения прежде всего. Отдельные главы посвящены таким специфическим вопросам, как активация макрофагов, их пролиферация, а также тканевая ниша макрофагов.

В книге не рассматривается система дендритных клеток млекопитающих, несмотря на то, что в ее изучении также достигнуты значительные успехи. Отметим лишь то, что дендритные клетки могут быть отнесены к системе мононуклеарных фагоцитов, однако, по всей видимости, их предшественниками не являются моноциты крови. Однако в соответствии с некоторыми исследованиями у моноцитов и дендритных клеток может быть единый костномозговой предшественник.

В тексте встречается довольно много наименований маркерных белков, факторов транскрипции и роста, связанных с макрофагами. Их перечень с кратким описанием функций приведен в приложении 1.

Выражаем признательность и благодарность за ценные комментарии и предложения по структуре и содержанию книги заведующему лаборатории роста и развития НИИ морфологии человека имени академика А.П. Авцына ФГБНУ «Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского», доктору биологических наук Галине Борисовне Большаковой. Приносим искреннюю благодарность сотрудникам лаборатории регенеративной медицины ФГБУ «НМИЦ акушерства и гинекологии имени академика В.И. Кулакова»: старшему научному сотруднику, кандидату биологических наук Полине Александровне Вишняковой, старшему научному сотруднику, кандидату биологических наук Ирине Владимировне Арутюнян, старшему научному сотруднику, кандидату биологических наук Анастасии Вячеславовне Лохониной, младшему научному сотруднику Виктории Викторовне Киселевой, младшему научному сотруднику Анастасии Сергеевне Полтавец, Екатерине Юрьевне Кириенко. Выражаем признательность ведущему научному сотруднику лаборатории роста и развития, кандидату биологических наук Андрею Витальевичу Макарову, научным сотрудникам — кандидату биологических наук Анне Геннадьевне Соболевой, кандидату биологических наук Марии Петровне Никитиной, Дарье Артемовне Артемовой, Евгении Юрьевне Кананыхиной, Алене Александровне Ганцовой.

Хотим выразить благодарность за поддержку наших исследований директору ФГБУ «НМИЦ акушерства и гинекологии имени академика В.И. Кулакова», академику РАН Геннадию Тихоновичу Сухих и директору НИИ морфологии человека имени академика А.П. Авцына ФГБНУ «Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского», члену-корреспонденту РАН Людмиле Михайловне Михалевой.

Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (номер проекта 22-14-00152, 22-15-00241).

Авторы

^♠ — торговое наименование лекарственного средства

ВИЧ — вирус иммунодефицита человека

ГМП — гранулоцитов и моноцитов предшественник

ГЭБ — гематоэнцефалический барьер

ЖКТ — желудочно-кишечный тракт

ЛАМ — липид-ассоциированные монофаги

ЛПС — липополисахарид

МДП — моноцитов и дендритных клеток предшественник

МКП — макрофаги капсулы печени

ОМП — общий миелоидный предшественник

ОПД — общий предшественник дендритных клеток

ПАМП — патоген-ассоциированные молекулярные паттерны (от англ. Pathogen-associated molecular pattern)

ППМ — переходный премоноцит

ЦНС — центральная нервная система

ЭМП — эритромиелоидные предшественники

IL — интерлейкины

Макрофаги относятся к системе мононуклеарных фагоцитов. Первый системный взгляд на роль микро- и макрофагов в иммунитете человека был сформулирован И.И. Мечниковым. Более или менее современное представление об моноцитарно-макрофагальной системе сложилось в 1970-х годах в работах профессора Ральфа ван Фюрта. Суть выдвинутой им концепции заключалась в том, что в красном костном мозге постоянно формируются моноциты, которые через кровоток мигрируют в органы, где дифференцируются в макрофаги и дендритные клетки, возмещающие потери соответствующих популяций вследствие клеточной гибели. Такое представление было подтверждено исследованиями самого ван Фюрта и других авторов. Однако постепенно стали накапливаться данные, которые противоречили классической формулировке. Можно назвать как минимум три группы таких фактов.

Илья Ильич Мечников (1845–1916)

Ральф ван Фюрт (1929–2018)

Во-первых, было установлено, что самые многочисленные популяции органных макрофагов, микроглия ЦНС и клетки Купфера печени практически не зависят от костномозгового кроветворения, а источником их происхождения являются эритромиелоидные предшественники (ЭМП) стенки желточного мешка. Самый большой сюрприз исследователям преподнесла микроглия, в диффероне которой отсутствует стадия моноцита.

Во-вторых, в ходе исследований моноцитов крови было установлено, что это гетерогенная популяция, состоящая из двух или даже трех субпопуляций. В настоящее время принято выделять субпопуляции классических, неклассических и иногда промежуточных моноцитов. У разных млекопитающих это разделение основывается на разных антигенах. Так, у человека — на основе маркеров CD14 и CD16, у крысы — CD43 (лейкосиалин) (hi и low), мышей — Ly6C (hi и low). Показано, что неклассические моноциты в условиях нормы не мигрируют из сосудов, а регулируют гомеостаз эндотелия, при появлении в тканях очага воспаления мигрируют туда, но не дифференцируются в макрофаги, что также противоречит взглядам ван Фюрта. Предшественниками макрофагов являются именно классические моноциты. В этой связи сразу хотим обратить внимание на один из аспектов моноцитопоэза у лабораторных грызунов. Вероятно, у мышей и крыс в постнатальном периоде унипотентная колониеобразующая клетка-предшественник моноцитов локализуется не только в красном костном мозге, но и в селезенке. Кроме того, даже образовавшиеся в красном костном мозге классические моноциты не просто поступают в кровеносное русло и циркулируют там некоторое время перед миграцией в ткани. Этому предшествует, как показано на мышах, их депонирование в селезенке, откуда моноциты снова рециркулируют и мигрируют, например, в очаг воспаления по мере необходимости. Таким образом, когда авторы статей указывают, что в очаг повреждения мигрируют моноциты/макрофаги костномозгового происхождения, нельзя исключить, что мигрируют как классические моноциты кровеносного русла, образовавшиеся непосредственно в красном костном мозге, так и моноциты, депонированные на промежуточном этапе в селезенке, а также изначально образовавшиеся в селезенке. Вероятно, существует некая специфичность процесса, для которого рекрутируются моноциты. Так, в репарации повреждений миокарда и головного мозга принимают участие моноциты, депонированные в селезенке, а при росте опухоли в нее мигрируют моноциты, образованные в красном костном мозге, которые не депонировались в селезенке. С точки зрения эмбрионального источника развития моноциты, образованные в красном костном мозге и селезенке мышей, сходны: все они являются производными третьей генерации кроветворных клеток, образовавшиеся из мезенхимы аорто-гонадо-мезонефральной области.

В-третьих, в представленную систему мононуклеарных фагоцитов не укладывались факты, полученные при изучении развития дендритных клеток. Разные исследователи по-разному определяют ключевое понятие «антиген-презентирующая клетка», отсюда возникают сложности в разграничении между понятиями «дендритная клетка» и «макрофаг». Сложность в определении этих понятий также связана с тем, что практически отсутствуют специфические маркеры для каждого из указанных типов клеток, кроме того, процесс их дифференцировки зависит от сходных факторов роста. В самом крайнем своем проявлении новая точка зрения относительно системы мононуклеарных фагоцитов заключается в выделении как особого клеточного типа классических дендритных клеток и изъятия их из этой системы, так как классические дендритные клетки не имеют общих предшественников с моноцитами и макрофагами. Однако этому противоречат результаты других исследований, указывающих на то, что даже популяция классических дендритных клеток гетерогенна и у большого числа классических дендритных клеток может быть общий предшественник с моноцитами. В соответствии с другим взглядом все макрофаги могут выполнять роль антиген-презентирующих клеток. Особенно в условиях воспаления при миграции в ткани моноциты способны дифференцироваться в дендритоподобные клетки (monocyte-derived DCs или dendritic cell-like).

Вся огромная совокупность новых фактов поставила перед исследователями ряд вопросов, ответы на которые позволили бы модифицировать представление о системе мононуклеарных фагоцитов. Прежде всего необходимо понять, почему в тканях сохраняются макрофаги, развивающиеся из самых ранних гемопоэтических клеток стенки желточного мешка, которые соседствуют с макрофагами костномозгового происхождения на протяжении всей жизни организма. При этом даже после гибели резидентных макрофагов при повреждении органа их популяция восстанавливается за счет пролиферации, а не восполняется мигрирующими моноцитами. До настоящего времени во многом непонятно, в чем разница функций макрофагов из разных источников развития. Другим важным вопросом, требующим более глубокого исследования, является установление функции разных субпопуляций моноцитов в норме и патологических состояниях, а также вопрос об онтогенетических взаимоотношениях моноцитарно-макрофагального дифферона с дендритными клетками.

В нашей книге так или иначе будут рассмотрены указанные проблемы. Однако надо отметить, что основное наше внимание при написании книги было сосредоточено на динамике популяций разных резидентных макрофагов в онтогенезе. Большое число данных, имеющих теоретическое значение для разработки современной концепции моноцитарно-макрофагальной системы, было получено на примере популяции макрофагов печени и клеток Купфера, что нашло отражение в содержании соответствующих глав. В книге имеются главы, посвященные как общетеоретическим проблемам моноцитарно-макрофагальной системы, так и содержащие сведения о популяциях макрофагов конкретных органов, суммированные в приложении 2.

Макрофаги впервые были описаны как клетки, способные к поглощению инородных частиц или других клеток (рис. 1-1). Традиционно открытие макрофагов приписывается И.И. Мечникову, как и первое описание фагоцитоза. Однако, несмотря на широту распространения этого мнения, это не так. Явление фагоцитоза впервые было описано немецким ученым Johann August Ephraim Goeze в 1777 г., чьи наблюдения подтвердил двумя годами позже Friederich Wilhelm von Gleichen-Russworm (Stossel, 1999). Для клеток, способных к фагоцитозу, австрийский исследователь Carl Claus ввел термин Fresszellen (поедающие клетки), который И.И. Мечников заменил термином «фагоциты» (Cavaillon, 2011; Gordon, 2008). Макрофаги в нашем современном понимании, вероятно, впервые были описаны Giulio Bizzozero в 1871–1873 гг. как клетки, участвующие в поглощении и разрушении эритроцитов, а также как клетки лимфатических узлов, поглощающие инородные частицы, попавшие в лимфу (Mazzarello et al., 2001).

Johann August Ephraim Goeze (1731–1793)

Carl Claus (1835–1899)

Giulio Bizzozero (1846–1901)

Таким образом, при изучении макрофагов с самого начала их описания преобладал функциональный подход, основанный на их способности к фагоцитозу. С использованием этого подхода были описаны многие резидентные макрофаги, в том числе клетки Купфера, альвеолярные макрофаги, макрофаги лимфатических узлов и др.

В настоящее время функциональный подход в обнаружении и исследовании различных популяций макрофагов сохранился, однако претерпел значительные изменения с учетом появления современных методов исследования. Фагоцитарная активность по-прежнему рассматривается как одно из ключевых свойств макрофагов, поэтому при изучении тех или иных популяций по-прежнему оценивают их фагоцитарную активность относительно латексных частиц, E. сoli и других бактерий. С другой стороны, способность к фагоцитозу можно оценить и по наличию соответствующих специфических мембранных рецепторов. Прежде всего стоит отметить так называемые скавенджер-рецепторы (рецепторы-мусорщики), характерные для самых разных популяций макрофагов. Наиболее часто в исследовательской работе изучают уровень синтеза рецепторов CD163 и MARCO (перечень наиболее часто встречающихся в книге маркеров макрофагов приведен в приложении 1).

Помимо фагоцитарной активности многие макрофаги и их предшественники обладают выраженной подвижностью (во многих работах указано, что резидентные макрофаги являются неподвижными клетками, подвижностью обладают их отростки), поэтому для их изучения применяют методы детекции молекул клеточной адгезии у макрофагов. Среди наиболее известных, имеющихся у макрофагов, это белки класса лектинов и селектинов, а также рецепторы к ним (например, CLEC4F, характерный для макрофагов печени) и другие белки клеточной адгезии, например F4/80.

Широко известно, что макрофаги играют ключевую роль в регуляции воспаления, синтезируя огромный спектр всевозможных цитокинов, а также рецепторов к ним. Это свойство также может быть использовано для выявления макрофагов. Наиболее часто можно встретить упоминание таких рецепторов макрофагов, как CD14 и CD16, которые являются компонентом рецепторного комплекса CD14/TLR4/MD2, распознающего липополисахарид, и низкоаффинным рецептором для Fc-фрагмента иммуноглобулинов G соответственно.

Несмотря на удобство в изучении рецепторного репертуара макрофагов для оценки их функционального статуса все чаще изучают профиль экспрессии провоспалительных (IL-1β, IL-12, IL-6 и т.д.) и противовоспалительных цитокинов (IL-4, IL-10 и т.д.), а также факторов транскрипции, регулирующих их синтез и секрецию.

В настоящее время активно изучается роль микроокружения в поддержании функциональной активности макрофагов. На основе полученных данных ряд исследователи сформулировали понятие «макрофагальная ниша», чему будет посвящена отдельная глава. В основе данной концепции лежит положение о том, что в ходе гистогенеза в клетках макрофагального ряда сначала формируется базовая транскрипционная программа макрофага, а потом уже при миграции в тот или иной ­орган под влиянием конкретных условий микроокружения формируется в дополнение к базовой специфическая транскрипционная программа. Исходя из этого одним из самых специфичных современных способов определения органной принадлежности макрофагов является изучение транскрипционного паттерна того или иного представителя моноцитарно-макрофагальной системы. Например, к базовым макрофагальным транскрипционным факторам относится транскрипционный фактор PU.1, а к специфичным для макрофагов селезенки и печени транскрипционный фактор SPIC.

На протяжении многих лет макрофаги были в центре внимания клеточных биологов, патофизиологов, иммунологов и микробиологов. В целом для макрофагов характерны несколько функций, касающихся воспаления и репарации:

Анализируя участие макрофагов в воспалительных и репаративных реакциях, стало ясно, что данные клетки могут как стимулировать воспаление, так и приводить к его разрешению. Исходя из этого в начале 2000-х годов в попытках классифицировать механизмы активации, формирования фенотипа, а также функциональные типы макрофагов Mills и соавт. по аналогии с Th1/Th2-иммунным ответом сформулировали М1/М2-парадигму активации макрофагов (Mills et al., 2000).

В соответствии с М1/М2-дихотомией макрофаги разделены на М1 (провоспалительный) и М2 (противовоспалительный) типы (Mantova­ni et al., 2002; Ngambenjawong et al., 2018). Провоспалительные свойства макрофагов активируются при распознавании патоген-ассоциированных паттернов (Pathogen-associated molecular pattern, PAMP), что приводит к активации синтеза и выделению провоспалительных цитокинов, включая TNFα, IL-1β, IL-6, повышению экспрессии CD86 (является лигандом костимулятора Т-лимфоцитов CD28 или их ингибитора CTLA-4). Развитие воспалительной реакции способствует рекрутированию большего количества макрофагов и лейкоцитов (Ngambenjawong et al., 2018). Однако развивающаяся воспалительная реакция оказывает негативное влияние на репаративные процессы в области повреждения, в связи с этим необходима альтернативная активация макрофагов, приобретение противовоспалительного фенотипа (Ngambenjawong et al., 2018).

Приобретение макрофагами противовоспалительного фенотипа происходит в результате активации сигнальных путей под влиянием ­цитокинов IL-4, IL-13, IL-10 и IL-33. Макрофаги с ­противовоспалительным фенотипом характеризуются низкой продукцией IL-12, высокой продукцией IL-10, TGFβ, повышением экспрессии рецепторов CD163 (скавенджер-рецептор комплексов гемоглобин-гаптоглобин), CD206 (рецептор маннозы, при воспалении связывающий и удаляющий из кровотока и межклеточной жидкости гидролазы, активатор тканевого плазминогена, миелопероксидазу); а также способностью к фагоцитозу патогенных организмов, погибших клеток и продуктов распада; участием в восстановлении и ремоделировании ткани; способностью стимулировать ангиогенез (Shapouri-Moghaddam et al., 2018).

По мере накопления данных внутри каждого функционального типа макрофагов попытались выделить подтипы (рис. 1-2). Особенно гетерогенной оказалась группа М2-макрофагов, которую разделили на М2а, М2b и M2c в зависимости от факторов активации, уровня экспрессии CD163, CD206 и секреции IL-10 (Mantovani and Locati, 2009; Martinez and Gordon, 2014). Однако в дальнейшем стало ясно, что даже выделением подтипов тех или иных состояний не удается формализовать описания активных форм макрофагов и их функций.

На смену четкому подразделению активированных макрофагов на М1- и М2-подтипы пришло представление о наличии непрерывного фенотипического континуума, в которых М1- или М2-состояния являются крайними точками (Murray et al., 2014). Этому были найдены некоторые подтверждения; так, в исследовании Specht и соавт. было показано, что популяция зрелых макрофагов демонстрирует континуум фенотипов даже в отсутствие индукторов. Протеомный анализ единичных клеток случайно выбранных образцов макрофагов выявил сосуществование M1- и M2-фенотипа в одной и той же культуре даже в отсутствие поляризующих стимулов (Specht et al., 2019).

В рамках нового пересмотра Murray и соавт. попытались ввести четкие правила для работ с макрофагами in vitro и in vivo (рис. 1-3). Например, предлагалось для исследований на модельных животных использовать моноциты из красного костного мозга, для дифференцировки в направлении макрофагов использовать только M-CSF, так как GM-CSF может привести к формированию сразу слишком специфического фенотипа. Фактически Murray и соавт. предлагали отказаться от терминов М1- и М2-фенотип, а использовать в названии макрофагов тот фактор, которым был вызван данный фенотип, например M (LPS), M (IL-4) и т.д. Также авторы предлагали практически полностью отказаться от использования таких маркеров, как скавенджер-рецептор CD163, CD86 и CD206 для характеристики активного состояния, а сосредоточиться на экспрессии транскрипционных факторов, цитокинов и хемокинов (Murray et al., 2014).

Положительной стороной модели Murray и соавт. была попытка унифицировать подходы для работы с макрофагами в разных лабораториях, а также акцент на том, что чистые М1- и М2-фенотипы макрофагов можно получить только in vitro . Однако даже в исследованиях in vitro нам, например, не удалось этого сделать в полной мере. Так, под влиянием LPS в сочетании с IFNγ в макрофагах моноцитарного происхождения и клетках Купфера значимо повышалась экспрессия как генов про- (Tnf α, Il1 β и др.), так и противовоспалительных цитокинов (IL-10, IL-4) (Lokhonina et al., 2019).

Накапливающиеся подобные данные привели многих исследователей к выводу о том, что терминологию М1/М2-дихотомии стоит вообще оставить в прошлом (Blériot et al., 2020; Nahrendorf and Swirski, 2016). Несмотря на такие радикальные взгляды, подчеркивающие упрощенность модели, сами термины прижились в научной литературе и часто используются (Locati et al., 2020). На наш взгляд, терминологию M1/M2-дихотомии следует применять с осторожностью и, возможно, последовать советам Murray и соавт., то есть использовать для обозначения фенотипа макрофагов применяемый фактор их активации или маркер, используемый для выявления макрофагов (Bosco, 2019; Murray et al., 2014).

Таким образом, в настоящее время получено множество данных о высокой пластичности макрофагов, о чем свидетельствует крайняя гетерогенность их популяций как по иммунофенотипу, так и по функциональным показателям. Результаты многих исследований ясно демонстрируют наличие непрерывного фенотипического континуума тканевых макрофагов. Исходя из этого М1/М2-парадигма является крайне упрощенной моделью для описания функциональных типов макрофагов.

Высокая пластичность является, с одной стороны, удобным свойством, поскольку позволяет легко получать макрофаги с нужным фенотипом, а с другой — представляет трудности для использования макрофагов в терапевтических целях. Кроме того, в настоящее время получены данные о более высокой пластичности макрофагов костномозгового (моноцитарного) происхождения. В связи с этим замена резидентной популяции с толерогенным фенотипом «новыми» макрофагами костномозгового происхождения может привести к активации и персистированию воспаления в том или ином органе, что является отдельной проблемой для терапии различных нозологических форм.

Список литературы

Blériot C., Chakarov S., Ginhoux F. Determinants of resident tissue macrophage identity and function // Immunity. 2020. Vol. 52. P. 957–970. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2020.05.014.

Bosco M.C. Macrophage polarization: Reaching across the aisle? // J. Allergy Clin. Immunol. 2019. Vol. 143. P. 1348–1350. DOI: 10.1016/j.jaci.2018.12.995.

Cavaillon J.-M. The historical milestones in the understanding of leukocyte biology initiated by Elie Metchnikoff // J. Leukoc. Biol. 2011. Vol. 90. P. 413–424. DOI: 10.1189/JLB.0211094.

Gordon S. Elie Metchnikoff: father of natural immunity // Eur. J. Immunol. 2008. Vol. 38. P. 3257–3264. DOI: 10.1002/EJI.200838855.

Locati M., Curtale G., Mantovani A. Diversity, Mechanisms, and significance of macrophage plasticity // Ann. Rev. Pathol. 2020. Vol. 15. P. 123–147. DOI: 10.1146/ANNUREV-PATHMECHDIS-012418-012718.

Lokhonina A., Elchaninov A., Fatkhudinov T. et al. Activated macrophages of monocytic origin predominantly express proinflammatory cytokine genes, whereas kupffer cells predominantly express anti-inflammatory cytokine genes // Biomed. Res. Int. 2019. P. 1–13. DOI: 10.1155/2019/3912142.

Mantovani A., Locati M. Orchestration of macrophage polarization // Blood. 2009. Vol. 114. P. 3135–3136. DOI: 10.1182/BLOOD-2009-07-231795.

Mantovani A., Sozzani S., Locati M. et al. Macrophage polarization: Tumor-associated macrophages as a paradigm for polarized M2 mononuclear phagocytes // Trends Immunol. 2002. Vol. 23. P. 549–555. DOI: 10.1016/S1471-4906(02)02302-5.

Martinez F.O., Gordon S. The M1 and M2 paradigm of macrophage activation: time for reassessment // F1000Prime Rep. 2014. Vol. 6. P. 13. DOI: 10.12703/P6-13.

Mazzarello P., Calligaro A.L., Calligaro A. Giulio Bizzozero: a pioneer of cell biology // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2001. Vol. 2. P. 776–781. DOI: 10.1038/35096085.

Mills C.D., Kincaid K., Alt J.M. et al. M-1/M-2 Macrophages and the Th1/Th2 Paradigm // J. Immunol. 2000. Vol. 164. P. 6166–6173. DOI: 10.4049/jimmunol.164.12.6166.

Murray P.J.J., Allen J.E.E., Biswas S.K.K. et al. Macrophage activation and polarization: nomenclature and experimental guidelines // Immunity. 2014. Vol. 41. P. 14–20 DOI: 10.1016/j.immuni.2014.06.008.

Nahrendorf M., Swirski F.K. Abandoning M1/M2 for a network model of macrophage function // Circ. Res. 2016. Vol. 119. P. 414–417. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.116.309194.

Ngambenjawong C., Gustafson H.H. Pun S.H. et al. Therapeutics, 2018. P. 206–221. DOI: 10.1016/j.addr.2017.04.010.Progress.

Shapouri-Moghaddam A., Mohammadian S., Vazini H. et al. Macrophage plasticity, polarization, and function in health and disease // J. Cellular Physiology. 2018. DOI: 10.1002/jcp.26429.

Specht H., Emmott E., Petelski A.A. et al. Single-cell mass-spectrometry quantifies the emergence of macrophage heterogeneity // bioRxiv. 2018. DOI: 10.1101/665307.

Stossel T.P. The early history of phagocytosis // Adv. Cell. Mol. Biol. Membr. Organelles. 1999. Vol. 5. P. 3–18. DOI: 10.1016/S1874-5172(99)80025-X.

История изучения макрофагальной системы организма млекопитающих насчитывает длительный период времени. Чем больше накапливалось данных, тем яснее становилось, что макрофаги представляют собой крайне гетерогенную популяцию клеток в фенотипическом и функциональном отношении. Причины такого явления по-прежнему остаются предметом исследований и научных дискуссий. По мнению многих ведущих исследователей, именно органное микроокружение является ведущим фактором, определяющим иммунофенотип и функциональные особенности макрофагов (Guilliams and Scott, 2017).

В связи с такими соображениями родилось понятие макрофагальной ниши, в которое входят совокупность всех клеток, межклеточного вещества, окружающие макрофаги, а также биологически активные вещества, с помощью которых указанные клетки взаимодействуют (T’Jonck et al., 2018). Компоненты макрофагальной ниши обеспечивают опорную и трофическую функции, а также задают тканеспецифичную идентичность макрофагов путем индукции экспрессии ключевых транскрипционных факторов (Bonnardel et al., 2019; Guilliams et al., 2020).

Понятие макрофагальной ниши, как уже отмечалось, было призвано не только объяснить разнообразие фенотипов и функциональных характеристик макрофагов, но также и ответить на другой важный вопрос: почему практически в любом органе млекопитающих сохраняются макрофаги, развивающиеся из разных генераций гемопоэтических клеток, и почему более ранние генерации не замещаются полностью более поздними генерациями? В самом первом виде для объяснения такого явления было введено три характеристики макрофагальной ниши: доступность, незанятость и наличие конкуренции за нишу (Guilliams and Scott, 2017). Соотношение этих показателей объясняет, по мнению авторов концепции, почему, например, в ЦНС присутствует всего лишь одна популяция макрофагов — ниши недоступны для макрофагов костномозгового происхождения в связи с наличием гематоэнцефалического барьера (ГЭБ). В печени, несмотря на доступность в течение всего постнатального периода, к моменту установления активного кроветворения в красном костном мозге все ниши оказываются занятыми. После повреждения часть ниш освобождается, что и вызывает миграцию в печень моноцитов с последующей дифференцировкой в макрофаги. В легких ниши всегда доступны, постоянно появляются свободные ниши (в связи с особенностями функционирования легких), при этом есть конкуренция за ниши; все это приводит к тому, что в ходе постнатального периода соотношение макрофагов разного происхождения изменяется в направлении увеличения доли макрофагов костномозгового происхождения (Guilliams and Scott, 2017).

В ходе исследований популяций органных макрофагов млекопитающих были получены факты, которые как согласуются, так и не находят объяснения в рамках концепции макрофагальной ниши. Так, установлено, что моноциты после миграции в легкие способны дифференцироваться в макрофаги, не отличимые от резидентных (Kulikauskaite and Wack, 2020). При этом в аналогичном исследовании в печени после деплеции популяции резидентных макрофагов появлялись макрофаги костномозгового происхождения, которые были сходны функционально с клетками Купфера, но отличались от них профилем экспрессии транскрипционных факторов (Beattie et al., 2016; Scott et al., 2016).

Кроме того, данная гипотеза постулирует постепенное увеличение доли костномозговых макрофагов по мере роста печени. Печень лабораторных грызунов растет всю жизнь, при этом доля костномозговых макрофагов в печени крыс и мышей остается примерно на одинаковом уровне. После рождения доля моноцитарных макрофагов в печени мышей достигает около 2–5% и далее практически не изменяется (Gomez Perdiguero et al., 2015; Perdiguero, Geissmann, 2016).

На модели повреждения печени мышей токсичными веществами продемонстрировано, что после миграции в орган костномозговых макрофагов они там не сохраняются и через некоторое время полностью замещаются пролиферирующими резидентными макрофагами (You et al., 2013); после 70% резекции печени также наблюдается миграция в печень моноцитов/макрофагов, однако дальнейшая их судьба неясна (Elchaninov et al., 2021). Еще более непонятным выглядит реакция макрофагальной системы печени на субтотальную резекцию (более 80%) и последующую регенерацию. В соответствии с гипотезой при росте органа (восстановлении массы после резекции в данном случае) происходит появление новых макрофагальных ниш, что должно вызвать миграцию моноцитов/макрофагов (Guilliams, Scott, 2017). Однако миграция макрофагов костномозгового происхождения отсутствует, что, вероятно, связано с низким уровнем продукции MCP-1 в регенерирующей печени (Wyler et al., 2016).

В связи с накопившимися новыми данными была предпринята попытка модифицировать концепцию макрофагальной ниши. Авторы данного пересмотра предлагают уйти от представления, что каждый орган — это только одна макрофагальная ниша. С этим согласуются данные о наличии нескольких популяций макрофагов в печени, включая клетки Купфера, макрофаги капсулы печени, а также, вероятно, перитонеальные макрофаги (Wang and Kubes, 2016). Подобная ситуация описана и для других органов, в том числе существуют данные о гетерогенности популяции микроглии различных отделов ЦНС, а также легких (Böttcher et al., 2018; Chakarov et al., 2019). Особые типы популяций макрофагов выявлены в так называемых пограничных зонах, например уже упоминавшаяся популяция макрофагов капсулы печени, макрофаги, ассоциированные с желчными протоками, а также макрофаги в области протоков молочных желез (Dawson et al., 2020; Guilliams et al., 2022).

Другим дополнением в концепции макрофагальной ниши является новая характеристика — «длительность» пребывания в нише. Введение данной характеристики было призвано, видимо, объяснить противоречия в полученных данных, в соответствии с которыми одним авторам удается различить резидентные макрофаги и макрофаги, дифференцирующиеся из мигрировавших моноцитов, другим — нет (Beattie et al., 2016; Scott et al., 2016). В связи с тем что во многих органах в течение жизни популяция резидентных макрофагов постепенно замещается макрофагами костномозгового происхождения, в таких органах макрофаги гетерогенны не только по источникам происхождения, но и по длительности пребывания макрофагов в условиях данной ниши. Предполагается, что белок TIM(D)4 (TIM4) отражает длительность нахождения макрофага в условиях данной органной ниши, выполняет разнообразные функции, регулируя Т-клеточные иммунные реакции, а также является рецептором к фосфатидилсерину. В соответствии с данными Scott и соавт. (2016), после деплеции популяции клеток Купфера мигрировавшие в печень моноциты в течение нескольких дней приобретали фенотип резидентных макрофагов, но при этом в них практически отсутствовала экспрессия Timd4 , для ее индукции потребовалось более 1 мес. Полученные данные согласуются с результатами исследования популяции макрофагов печени на модели неалкогольной болезни печени у мышей (Remmerie et al., 2020).

Таким образом, процесс «полной» дифференцировки мигрировавших в печень моноцитов в резидентные макрофаги занимает длительное время и имеет две стадии. В ходе первой свободная макрофагальная ниша генерирует сигналы «останься здесь» для быстрой адаптации, вторая стадия более длительная, в ходе которой макрофаг полностью интегрируется в нишу и получает сигналы «обучайся этому» (Bonnardel et al., 2019; Sakai et al., 2019).

Стоит отметить следующее. Несмотря на утверждение, что моноциты способны дифференцироваться в любые типы тканевых макрофагов, не отличимые от исходных резидентных, за исключением микроглии (Guilliams et al., 2020), по-прежнему в тех или иных работах получают данные, противоречащие этому. Например, показано, что даже спустя 6 нед моноцит-производные макрофаги печени мыши профилем экспрессии отличались от клеток Купфера (Beattie et al., 2016), что, видимо, характерно и для макрофагов печени человека (Pallett et al., 2020).

Отражает ли экспрессия TIM(D)4 длительность пребывания и «встроенность» в макрофагальную органную нишу клеток Купфера? На наш взгляд, это вопрос дискуссионный. На модели регенерации печени после 70% резекции у мыши нами показано, что экспрессия гена Tim4 может быстро повышаться после резекции. Видимо, это происходит под влиянием увеличивающегося в крови оперированных животных уровня эндотоксина, что было подтверждено в наших экспериментах in vitro (Elchaninov et al., 2021). Стоит отметить, что в клетках Купфера, выделенных из интактной печени с помощью магнитного сортинга по маркеру F4/80 (рецептор клеточной адгезии), макрофагах, полученных из моноцитов периферической крови, выделенных сортингом по маркеру CD115 (рецептор M-CSF), и культивируемых в условиях M-CSF, уровень экспрессии Tim d4 был сходным. При воздействии ЛПС уровень экспрессии Tim4 статистически значимо повышался в макрофагах обоего типа. Ранее нами установлено, что после резекции печени в нее мигрируют большое количество Ly6C⁺ -моноцитов/макрофагов. Учитывая данные Scott и соавт. (2016), стоит ожидать снижение уровня экспрессии маркера TIM(D)4 в макрофагах печени за счет появления молодых макрофагов, однако этого мы не наблюдали, видимо, за счет стимулирующего влияния эндотоксина на молодые макрофаги (Elchaninov et al., 2021). Следует сделать вывод, что уровень экспрессии Timd4 сильно зависит от уровня эндотоксина и является показателем длительности воздействия эндотоксина, а не длительности нахождения в целом в макрофагальной нише клеток Купфера (Elchaninov et al., 2021).

Сходные рассуждения и данные можно привести относительно другого часто используемого маркера резидентных макрофагов печени — MARCO [рецептор-мусорщик (scavenger receptor) класса А] (Beattie et al., 2016). Использование данного маркера для дискриминации макрофагов разного происхождения основывается, по мнению исследователей, на том, что его экспрессия относительно постоянна в резидентных макрофагах и не изменяется под влиянием ЛПС (Beattie et al., 2016). Это утверждение выглядит странным, учитывая роль данного рецептора и длительную историю его исследования (Kraal et al., 2000; Kangas M. et al., 1999). Клетки Купфера и макрофаги костномозгового происхождения действительно различаются и по нашим, и литературным данным, по уровню экспрессии Marco . Однако под влиянием ЛПС in vitro и после резекции печени экспрессия гена Marco и уровень соответствующего белка резко увеличивались (Elchaninov et al., 2021), что согласуется с представлениями, в которых MARCO рассматривается как маркер провоспалительного состояния макрофагов у мышей (Murray et al., 2014).

Проверка чувствительности экспрессии вышеуказанных маркеров к воздействию ЛПС неслучайна, учитывая, что большая часть эндотоксина в организме млекопитающих утилизируется печенью, не говоря уже о роли любых тканевых макрофагов в антибактериальной защите. В связи с этим важным фактором, определяющим фенотипические и функциональные свойства макрофагов, является воспалительный статус ткани.

Установлено, что различные инфекции вызывают гибель резидентных макрофагов, и это описывается как «защитный суицид». Механизмы, регулирующие гибель тканевых макрофагов, и роль данного явления остаются малоизученными. Гибель резидентных макрофагов формулируется в рамках терминов «некроптоз» и «некроз» и описан после бактериальной и вирусной инфекции, а также малярии (Blériot et al., 2015; DiPaolo et al., 2013; Lai et al., 2018). Данное явление при исследовании альвеолярных макрофагов получило название «защитный суицид» (defensive suicide), который необходим для запуска защитной воспалительной реакции и не рассматривается как пассивный процесс, являющийся лишь побочным следствием бактериальной инфекции (DiPaolo et al., 2013; Ginhoux et al., 2017).

В настоящее время гибель резидентных макрофагов при инфекции рассматривается как необходимое зло, запускающее воспалительный процесс, в том числе рекрутинг нейтрофилов и микробицидных моноцитов. Таким образом, резидентные макрофаги являются клетками-сенсорами и в меньшей степени клетками-эффекторами. Как уже отмечалось, гибель резидентных макрофагов при инфекции описывается в терминах «пироптоз» и «некроптоз» в зависимости от изучаемой модели. Эти два варианта клеточной гибели не рассматриваются как случайные процессы и регулируются самой клеткой. Для развертывания данных вариантов клеточной гибели необходимы каспаза-1 и -11, серин/треонин-протеинкиназы RIPK1, RIPK3 и газдермин Д, чья экспрессия индуцируется при инфекции. В отличие от апоптоза, который не является иммуногенным, пироптоз и некроптоз тесно связаны с иммунными реакциями (Yatim et al., 2015). Условия и значение гибели резидентных макрофагов только предстоит изучить. Вероятно, это является одним из способов уничтожения внутриклеточных паразитов (Jorgensen et al., 2016; Price and Vance, 2014).

Важно отметить, что при инфекционном поражении органа место погибших резидентных макрофагов могут занимать макрофаги, дифференцирующиеся из мигрирующих моноцитов крови. Особенно интересно то, что после инфекции, вызванной вирусом гриппа А, место резидентных альвеолярных макрофагов занимают моноцит-производные макрофаги, которые оказываются более эффективными в борьбе с инфекцией Streptococcus pneumoniae за счет более высокого уровня продукции IL-6, CCL3, CCL4 и G-CSF (Aegerter et al., 2020; Yao et al., 2018). Перенесенная герпес-вирусная инфекция приводит к замещению резидентных альвеолярных макрофагов моноцит-производными макрофагами с регуляторной функцией, которые блокируют способность дендритных клеток запускать Th2-ответ, что препятствует развитию астмы (Machiels et al., 2017).

Особый взгляд представлен коллективом авторов, которые для объяснения факта более успешной борьбы с Streptococcus pneumoniae после предшествующей аденовирусной инфекции предположили существование ранее неизвестного явления — макрофагальной памяти и соответственно наличие в организме клеток памяти, относящихся к макрофагальному дифферону (Aegerter et al., 2020; Yao et al., 2018). Суть данного феномена заключается в том, что аденовирусная инфекция вызывает активацию резидентных альвеолярных макрофагов, а это стимулирует формирование особой самоподдерживающейся популяции альвеолярных макрофагов памяти. В процессе активации наивные альвеолярные макрофаги памяти запечатлевают соответствующие условия микроокружения под влиянием Т-хелперов и выделяемого ими IFNγ. Описанные клетки, по мнению авторов, являются самоподдерживающейся популяцией, не зависящей от моноцитов крови. Макрофаги данной популяции на основе ранее полученной информации о воспалительных реакциях более эффективно участвуют в борьбе с бактериальными патогенами посредством привлечения нейтрофилов в очаг воспаления (Yao et al., 2018).

Известно, что моноцит-производные макрофаги, заселяющие печень после деплеции клеток Купфера, также более эффективно осуществляют фагоцитоз Neisseria meningitidis или Listeria monocytogenes по сравнению с резидентными макрофагами печени (Beattie et al., 2016), а также обладают более выраженными провоспалительными свойствами (Tran et al., 2020). В наших работах in vitro установлено, что на ранних сроках эксперимента макрофаги — производные моноцитов периферической крови более эффективно поглощают латексные частицы по сравнению с клетками Купфера (Lokhonina et al., 2019a; Lokhonina et al., 2019b). Подобные данные могут быть также интерпретированы с позиции тканевой ниши макрофагов и ее влияния на макрофаги.

На протяжении всего длительного периода изучения системы мононуклеарных фагоцитов млекопитающих макрофаги рассматривались как клетки с выраженной фенотипической пластичностью, что подтверждалось многочисленными исследованиями. Однако приведенные выше данные позволяют сказать, что макрофаги костномозгового происхождения, дифференцирующиеся из мигрировавших в орган моноцитов крови, оказались более чувствительными к активирующим факторам и более пластичными. Исследователи данного вопроса склоняются к такому взгляду, что длительное пребывание резидентных макрофагов в условиях тканевой ниши приводит к снижению их пластичности и чувствительности к факторам активации за счет эпигенетического блока генов, ассоциированных с воспалением, что, вероятно, необходимо для поддержания органного гомеостаза. Основой для такой гипотезы стали исследования, результаты которых были приведены выше. Установлено, что альвеолярные макрофаги костномозгового происхождения более чувствительны к факторам активации и поэтому эффективнее справляются с бактериальной инфекцией, а также способны подавлять развитие астмы (Aegerter et al., 2020; Machiels et al., 2017). Кроме того, только эмбриональные макрофаги, фетальные моноциты и моноциты взрослого организма способны в условиях опустошенной ниши дифференцироваться в альвеолярные макрофаги, в отличие от клеток Купфера и перитонеальных макрофагов (Guilliams and Svedberg, 2021; van de Laar et al., 2016).

Как данные о большей пластичности макрофагов моноцитарного (костномозгового) происхождения по сравнению с резидентными альвеолярными макрофагами соотносятся с другими популяциями резидентных макрофагов млекопитающих, пока неясно. Вероятно, это справедливо и относительно других резидентных макрофагов. В подтверждение этому можно привести некоторые результаты, полученные при изучении клеток Купфера. Так, например, показана большая эффективность фагоцитоза бактерий у макрофагов костномозгового происхождения в печени по сравнению с клетками Купфера (Beattie et al., 2016), что напоминает ситуацию с альвеолярными макрофагами. Условия функционирования макрофагов оказывают выраженное влияние на свойства резидентных макрофагов печени, которая давно описывается как иммунотолерогенный орган (Thomson and Knolle, 2010). В поддержании такого состояния не последняя роль принадлежит клеткам Купфера, которые в нормальных условиях синтезируют PD-L1, участвующий в подавлении реакций клеточного иммунитета, малое количество TNFα и IL-12, а при стимуляции секретируют как про-, так и противовоспалительные цитокины (Horst et al., 2016; Movita et al., 2012).

С чем может быть связана такая активность клеток Купфера относительно PAMP (мембранный белок, компонент кавеолы)? Одной из возможных причин является то, что резидентные макрофаги печени постоянно подвергаются воздействию эндотоксина, концентрация которого в портальном кровотоке варьирует от 100 пг/мл до 1 нг/мл (Knolle et al., 1999). В связи с этим, вероятно, у клеток Купфера возникает состояние, напоминающее ЛПС-толерантность со сниженной чувствительностью к ЛПС по сравнению с моноцитами и моноцит-производными макрофагами. Нами были найдены этому некоторые подтверждения. Например, уровень экспрессии гена толл-подобного рецептора Tlr 4 у моноцитов периферической крови значительно превышал таковой у клеток Купфера (Elchaninov et al., 2020; Nikitina et al., 2020); это согласуется с тем, что в макрофагах производных моноцитов периферической крови более быстро и при меньших концентрациях ЛПС происходила активация экспрессии ряда интерлейкинов (Lokhonina A. et al., 2019b). При изучении экспрессии генов, ассоциированных с ЛПС-толерантностью, мы не обнаружили всех классических признаков данного состояния. Однако у клеток Купфера по сравнению с моноцит-производными макрофагами понижена экспрессия генов, относящихся к MAPK-сигнальным каскадам — Erk2 и p38 (Lokhonina et al., 2019a), которые участвуют в синтезе и выделении провоспалительных цитокинов из макрофагов. Снижение их экспрессии, по мнению ряда авторов, может приводить к развитию ЛПС-толерантности (Liu et al., 2019; Nimah et al., 2005).

Можно предположить, что существуют сходные механизмы снижения чувствительности клеток Купфера к другим PAMP, так как нами обнаружена более высокая экспрессия генов толл-подобных рецепторов Tlr 2, 7, 8 у моноцитов по сравнению с клетками Купфера (Elchaninov et al., 2020). Стоит отметить также, что если для макрофагов легких был показан положительный эффект замещения резидентных макрофагов моноцит-производными относительно развития астмы, а также устойчивости к бактериальным инфекциям, то для печени это может оказаться вредным явлением, приводящим к персистированию воспалительного процесса в ней самой, а также к индукции воспаления в других органах (Heymann et al., 2015; Tran et al., 2020).

Таким образом, введение такой характеристики, как воспалительный статус ткани, влияющий на свойства и количество макрофагов в органе, является важным дополнением концепции макрофагальной ниши. По мнению ряда исследователей, введение этой характеристики позволяет также объяснить противоречия в полученных данных, касающиеся объема мигрирующих моноцитов и их дальнейшей судьбы. Уже упоминалось, что многими авторами были получены данные, свидетельствующие о том, что после повреждения печени в нее мигрируют моноциты, однако они практически полностью элиминируются, несмотря на то что количество резидентных макрофагов резко уменьшалось и макрофагальные ниши освобождались. Предполагается, что воспалительный статус, а именно период повышенного уровня TNFα и IL-1β определяют то временное окно, в которое освободившиеся ниши макрофагов могут быть заполнены мигрировавшими моноцитами (Blériot et al., 2015; Bonnardel et al., 2019). Интересно отметить, что на модели субтотальной резекции печени у крыс экспрессия генов Tnf α и IL-1β значительно повышалась только на позднем этапе регенерации, а содержание белка TNFα было снижено в печени в течение всего восстановительного процесса. Вероятно, с этим связано то, что мы не обнаружили миграции CX3CR1⁺ -макрофагов в печень на данной модели (Elchaninov et al., 2016; Elchaninov et al., 2018).

Учитывая даже допущение о наличии временнóго окна для миграции и заселения моноцитами освободившихся ниш, непонятно, почему во многих исследованиях или не удавалось вообще обнаружить моноцит-производные макрофаги, или число таких клеток было крайне низким после завершения воспалительного процесса, несмотря на то что изначально количество мигрировавших моноцитов превышало число сохранившихся резидентных макрофагов. Полученные данные указывают на то, что резидентные макрофаги все-таки обладают некоторыми преимуществами в заполнении тканевых ниш по сравнению с мигрирующими моноцит-производными макрофагами, что продемонстрировано на примере клеток Купфера. Механизмы такого явления неясны. Кроме того, резидентные макрофаги печени вступают в пролиферацию намного раньше. Исходя из таких наблюдений пришли к следующему выводу: чтобы обнаружить значительное число моноцит-производных макрофагов, необходимо удалить более 80% резидентных макрофагов, чего добиться крайне трудно (Bonnardel et al., 2019; Guilliams et al., 2020).

Одним из возможных объяснений преимущественной пролиферации и заполнения освободившихся ниш именно резидентными макрофагами может быть их большая чувствительность к макрофагальному колониестимулирующему фактору роста M-CSF (Guilliams and Scott, 2017). Так или иначе, рассматривая межклеточные взаимодействия в рамках макрофагальной ниши, невозможно не упомянуть роль M-CSF, определяющего жизнеспособность, поддержание активности и пролиферацию макрофагов всех без исключения макрофагов млекопитающих (Guilliams, Scott, 2017). Существует несколько форм M-CSF, в том числе секреторная, которая обнаруживается в плазме крови (Nandi et al., 2006; Yao et al., 2017). Учитывая, что в разных органах макрофаги имеют разный доступ к сосудистому руслу, важное значение приобретают формы M-CSF, связанные с клеточной мембраной и накапливаемым межклеточным матриксом. Локальная концентрация M-CSF имеет ключевое значение в регуляции плотности популяции тканевых макрофагов. В связи с этим предполагается, что существует две пороговые концентрации M-CSF (Guilliams et al., 2020). Базовая концентрация обеспечивает выживание макрофагов. При гибели макрофагов по тем или иным причинам возникает локальное повышение концентрации M-CSF вследствие снижения его потребления и стимуляции продукции клетками ниши, что приводит к превышению следующей пороговой концентрации и, как следствие, пролиферации резидентных макрофагов и заполнению освободившихся макрофагальных ниш (Bonnardel et al., 2019).

В связи с тем что M-CSF связан с межклеточным матриксом или клетками, его продуцирующими, такая ассоциация будет определять не только плотность макрофагов, но также и их пространственное расположение. Совокупность клеток, продуцирующих M-CSF и другие факторы, а также межклеточный матрикс, обеспечивающий локальное накопление M-CSF, предлагается объединить в понятие «воспитывающий/питающий матрикс» (nurturing scaffold) (Guilliams et al., 2020).

Исходя из предложенных поправок популяция макрофагов каждого органа представляется авторам концепции сложной системой клеток, выполняющих определенные функции в зависимости от локализации и обеспечивающих взаимодействие различных компартментов внутри каждого органа. Кроме того, предполагается, что макрофаги формируют взаимодействующую систему не только внутри каждого органа, но также обеспечивают межорганные взаимодействия. В подтверждение этому обнаружено, что перегрузка миокарда приводит к активации симпатической иннервации почек. Далее происходит активация эпителия собирательных трубочек, который секретирует белки S100A8–S100A9, стимулирующие секрецию TNFα в макрофагах почек, тем самым вызывающих секрецию GM-CSF эндотелиоцитами вокруг собирательных трубочек. Повышение GM-CSF в крови приводит к накоплению Ly6C^low -макрофагов в миокарде, которые секретируют амфирегулин, вызывающий гипертрофию кардиомиоцитов (Fujiu et al., 2017). Сходные данные о взаимосвязи макрофагов сердца, легких и почек получены и на модели инфаркта миокарда (Hoyer et al., 2019).

Неожиданным образом в свете такого подхода получают объяснение наши данные. Нами было установлено, что субтотальная резекция печени у крысы вызывает повышение экспрессии генов ряда интерлейкинов, а также факторов роста в легких и почках (Elchaninov et al., 2016), что сопровождалось увеличением количества CD68⁺ -макрофагов в легких (El’chaninov et al., 2018). Взаимное влияние популяций моноцитов/макрофагов селезенки и печени более очевидна, так как между ними имеется анатомическая связь через портальную циркуляцию (Elchaninov et al., 2020, 2022). Однако имеются данные о роли селезенки как резервуаре моноцитов и для других органов. Показано, что депонированные в селезенке моноциты мигрируют в очаг воспаления, например, при инфаркте миокарда, ишемическом инсульте головного мозга (Kim et al., 2014; Leuschner et al., 2012; Teh et al., 2019).

Совокупность накопленных данных позволяет в общих чертах описать процесс формирования свойств той или иной популяции тканевых макрофагов и роли макрофагальной ниши в данном процессе. На первом этапе формируется основная программа развития макрофагов (core macrophage differentiation program), представленная транскрипционными факторами PU.1, MYB, C-MAF, MAFB, и ZEB2 (Scott et al., 2018). На универсальную макрофагальную программу развития накладывается влияние факторов конкретной тканевой ниши, M-CSF, обеспечивающее поддержание численности данной популяции, а также воздействие других органных особенностей, приводящее к формированию транскрипционной программы конкретного типа резидентных макрофагов (Blériot et al., 2020).

Одной из наиболее хорошо изученной является макрофагальная ниша клеток Купфера, у которых она представлена клетками Ито, эндотелиоцитами синусоидов и гепатоцитами (рис. 3-1), компонентами межклеточного матрикса, совокупное влияние которых приводит к формированию специфической транскрипционной программы, представленной экспрессией liver X receptor α (LXRα), liver-associated transcription factors inhibitor of DNA 3 (ID3), SPIC (Bonnardel et al., 2019; Sakai et al., 2019). Интересно отметить, что транскрипционная программа клеток Купфера оказалась сходной у разных видов млекопитающих, включая человека, мышь, свинью, хомяка, макаку, а также курицу и D. rerio (Guilliams et al., 2022). При этом для индукции большинства уникальных для макрофагов генов у всех изученных 7 видов требовалось взаимодействие activin receptor-like kinase (ALK1) клеток Купфера и BMP9/10 звездчатых клеток Ито, в некоторой степени TGFβ-сигналинг (Guilliams et al., 2022; Sakai et al., 2019).

Следует заключить, что в настоящее время продолжается исследование молекулярных механизмов поддержания идентичности тканевых макрофагов, а также роли в данном процессе компонентов макрофагальной ниши. Очевидный прогресс в понимании функционирования системы макрофагов млекопитающих открыл множество новых исследовательских направлений. Одним из наиболее важных, на наш взгляд, остается вопрос о возможности (или отсутствии) полной дифференцировки мигрирующих в орган моноцитов в макрофаги, не отличимых от исходных резидентных макрофагов. Данные, получаемые по этой проблеме, остаются крайне противоречивыми. Другим направлением, которому также необходимо уделить внимание, является изучение механизмов регуляции гибели макрофагов и ее роли в активации репаративных процессов.

В организме млекопитающих традиционно выделяют следующие интегративные системы: нервную, эндокринную и иммунную. Роль макрофагов в регуляции межорганных взаимодействий практически не изучена, что также должно быть исправлено в рамках отдельной исследовательской программы.

Список литературы

Adachi Y., Bradford B.U., Gao W. et al. Inactivation of Kupffer cells prevents early alcohol-induced liver injury // Hepatology. 1994. Vol. 20. P. 453–460. DOI: 10.1002/hep.1840200227.

Aegerter H., Kulikauskaite J., Crotta S. et al. Influenza-induced monocyte-derived alveolar macrophages confer prolonged antibacterial protection // Nat. Immunol. 2020. Vol. 212, N. 21. P. 145–157. DOI: 10.1038/s41590-019-0568-x.

Asahina K., Tsai S.Y., Li P. et al. Mesenchymal origin of hepatic stellate cells, submesothelial cells, and perivascular mesenchymal cells during mouse liver development // Hepatology. 2009. Vol. 49. P. 998–1011. DOI: 10.1002/hep.22721.

Beattie L., Sawtell A., Mann J. et al. Bone marrow-derived and resident liver macrophages display unique transcriptomic signatures but similar biological functions // J. Hepatol. 2016. Vol. 65. P. 758–768. DOI: 10.1016/j.jhep.2016.05.037.

Blériot C., Chakarov S., Ginhoux F. Determinants of resident tissue macrophage identity and function // Immunity. 2020. Vol. 52. P. 957–970. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2020.05.014.

Blériot C., Dupuis T., Jouvion G. et al. Liver-resident macrophage necroptosis orchestrates type 1 microbicidal inflammation and type-2-mediated tissue repair during bacterial infection // Immunity. 2015. Vol. 42. P. 145–158. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2014.12.020.

Bonnardel J., T’Jonck W., Gaublomme D. et al. Stellate cells, hepatocytes, and endothelial cells imprint the kupffer cell identity on monocytes colonizing the liver macrophage niche // Immunity. 2019. Vol. 51. P. 638–654. DOI: 10.1016/j.immuni.2019.08.017.

Böttcher C., Schlickeiser S., Sneeboer M.A.M. et al. Human microglia regional heterogeneity and phenotypes determined by multiplexed single-cell mass cytometry // Nat. Neurosci. 2018. Vol. 221, N. 22. P. 78–90. DOI: 10.1038/s41593-018-0290-2.

Chakarov S., Lim H.Y., Tan L. et al. Two distinct interstitial macrophage populations coexist across tissues in specific subtissular niches 363.

Coudriet G.M., He J., Trucco M. et al. Hepatocyte growth factor modulates interleukin-6 production in bone marrow derived macrophages: implications for inflammatory mediated diseases // PLoS One. 2019. Vol. 5. P. e15384. DOI: 10.1371/journal.pone.0015384.

Dawson C.A., Pal B., Vaillant F. et al. Tissue-resident ductal macrophages survey the mammary epithelium and facilitate tissue remodelling // Nat. Cell Biol. 2020. Vol. 225, N. 22. P. 546–558. DOI: 10.1038/s41556-020-0505-0.

DiPaolo N.C., Doronin K., Baldwin L.K. et al. The Transcription Factor IRF3 Triggers «Defensive Suicide» Necrosis in Response to Viral and Bacterial Pathogens // Cell Rep. 2013. Vol. 3. P. 1840–1846. DOI: 10.1016/J.CELREP.2013.05.025.

El’chaninov A.V., Fatkhudinov T.K., Arutyunyan I.V. et al. Dynamics of expression of cytokine genes and macrophage content in the lungs and kidneys after subtotal hepatectomy in rats // Bull. Exp. Biol. Med. 2018. P. 165. DOI: 10.1007/s10517-018-4115-9.

Elchaninov A., Fatkhudinov T., Nataliausman et al. Molecular survey of cell source usage during subtotal hepatectomy-inducedliver regeneration in rats // PLoS One. 2016. P. 11. DOI: 10.1371/journal.pone.0162613.

Elchaninov A., Lokhonina A., Nikitina M. et al. Comparative analysis of the transcriptome, proteome, and mirna profile of kupffer cells and monocytes // Biomedicines. 2020. P. 8. DOI: 10.3390/biomedicines8120627.

Elchaninov A., Nikitina M., Vishnyakova P. et al. Macro- and microtranscriptomic evidence of the monocyte recruitment to regenerating liver after partial hepatectomy in mouse model // Biomed. Pharmacother. 2021. P. 138. DOI: 10.1016/j.biopha.2021.111516.

Elchaninov A., Lokhonina A., Vishnyakova P. et al. Marco+ macrophage dynamics in regenerating liver after 70% liver resection in mice // Biomedicines. 2021. Vol. 9. P. 1129. DOI: 10.3390/BIOMEDICINES9091129/S1.

Elchaninov A., Vishnyakova P., Sukhikh G., Fatkhudinov T. Reparative regeneration and influence on liver // Life. 2022, Vol. 12. P. 626. DOI: 10.3390/LIFE12050626.

Elchaninov A.V.V., Fatkhudinov T.K.K., Usman N.Y.Y. et al. Expression of cytokine genes and growth factors in rat lungs and kidneys after subtotal hepatectomy // Bull. Exp. Biol. Med. 2016. Vol. 161. P. 373–377. DOI: 10.1007/s10517-016-3423-1.

Elchaninov A.V.A.V., Fatkhudinov T.K.T.K., Usman N.Y.N.Y. et al. Dynamics of macrophage populations of the liver after subtotal hepatectomy in rats // BMC Immunol. 2018. Vol. 19. P. 23. DOI: 10.1186/s12865-018-0260-1.

Elchaninov A.V.A.V., Fatkhudinov T.K.T.K., Vishnyakova P.A.P.A. et al. Molecular mechanisms of splenectomy-induced hepatocyte proliferation. 2020. Vol. 15. P. e0233767. DOI: 10.1371/journal.pone.0233767.

Friedman S.L. Hepatic stellate cells: Protean, multifunctional, and enigmatic cells of the liver // Physiol. Rev. 2008. DOI: 10.1152/physrev.00013.2007.

Fujiu K., Shibata M., Nakayama Y. et al. A heart-brain-kidney network controls adaptation to cardiac stress through tissue macrophage activation // Nat. Med. 2017. Vol. 23. P. 611–622. DOI: 10.1038/NM.4326.

Gao B., Jeong W. Il, Tian Z. Liver: An organ with predominant innate immunity Hepatology. 2008. Vol. 47. P. 729–736. DOI: 10.1002/HEP.22034.

Gerhardt T., Ley K. Monocyte trafficking across the vessel wall // Cardiovasc. Res. 2015. DOI: 10.1093/cvr/cvv147.

Ginhoux F., Bleriot C., Lecuit M. Dying for a cause: regulated necrosis of tissue-resident macrophages upon infection // Trends Immunol. 2017. Vol. 38. P. 693–695. DOI: 10.1016/J.IT.2017.05.009.

Gomez Perdiguero E., Klapproth K., Schulz C. et al. Tissue-resident macrophages originate from yolk-sac-derived erythro-myeloid progenitors // Nature. 2015. Vol. 518. P. 547–551. DOI: 10.1038/nature13989.

Guilliams M., Bonnardel J., Haest B. et al. Spatial proteogenomics reveals distinct and evolutionarily conserved hepatic macrophage niches // Cell. 2022. Vol. 185. P. 379–396.e38. DOI: 10.1016/J.CELL.2021.12.018.

Guilliams M., Scott C.L. Does niche competition determine the origin of tissue-resident macrophages? // Nat. Rev. Immunol. 2017. Vol. 17. P. 451–460. DOI: 10.1038/nri.2017.42.

Guilliams M., Svedberg F.R. Does tissue imprinting restrict macrophage plasticity? // Nat. Immunol. 2021. DOI: 10.1038/s41590-020-00849-2.

Guilliams M., Thierry G.R., Bonnardel J., Bajenoff M. Establishment and maintenance of the macrophage niche // Immunity. 2020. DOI: 10.1016/j.immuni.2020.02.015.

Hellerbrand C. Hepatic stellate cells — the pericytes in the liver // Pflugers Arch. Eur. J. Physiol. 2014. DOI: 10.1007/s00424-012-1209-5.

Heymann F., Peusquens J., Ludwig-Portugall I. et al. Liver inflammation abrogates immunological tolerance induced by Kupffer cells // Hepatology. 2015. Vol. 62. P. 279–291. DOI: 10.1002/HEP.27793.

Hoeffel G., Chen J., Lavin Y. et al. C-Myb+ erythro-myeloid progenitor-derived fetal monocytes give rise to adult tissue-resident macrophages // Immunity. 2015. Vol. 42. P. 665–678. DOI: 10.1016/j.immuni.2015.03.011.

Horst A.K., Neumann K., Diehl L., Tiegs G. Modulation of liver tolerance by conventional and nonconventional antigen-presenting cells and regulatory immune cells // Cell. Mol. Immunol. 2016. Vol. 13. P. 277–292. DOI: 10.1038/CMI.2015.112.

Hoyer F.F., Naxerova K., Schloss M.J. et al. Tissue-specific macrophage responses to remote injury impact the outcome of subsequent local immune challenge // Immunity. 2019. Vol. 51. P. 899–914.e7. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2019.10.010.

Hu J., Srivastava K., Wieland M. et al. Endothelial cell-derived angiopoietin-2 controls liver regeneration as a spatiotemporal rheostat // Science. 2014. Vol. 343. P. 416–419. DOI: 10.1126/science.1244880.

Ichikawa S., Mucida D., Tyznik A.J. et al. Hepatic Stellate Cells Function as Regulatory Bystanders // J. Immunol. 2011. Vol. 186. P. 5549–5555. DOI: 10.4049/jimmunol.1003917.

Jorgensen I., Zhang Y., Krantz B.A., Miao E.A. Pyroptosis triggers pore-induced intracellular traps (PITs) that capture bacteria and lead to their clearance by efferocytosis // J. Exp. Med. 2016. Vol. 213. P. 2113–2128. DOI: 10.1084/JEM.20151613/VIDEO-5.

Kim E., Yang J., Beltran C.D., Cho S. Role of spleen-derived monocytes/macrophages in acute ischemic brain injury // J. Cereb. Blood Flow Metab. 2014. P. 1411–1419. DOI: 10.1038/jcbfm.2014.101.

Knolle P.A., Germann T., Treichel U. Endotoxin down-regulates T cell activation by antigen-presenting liver sinusoidal endothelial cells // J. Immunol. 1999. Vol. 162. P. 1401–1407.

Kraal G., Van Der Laan L.J.W., Elomaa O., Tryggvason K. The macrophage receptor MARCO // Microbes Infect. 2000. Vol. 2. P. 313–316. DOI: 10.1016/S1286-4579(00)00296-3.

Kulikauskaite J., Wack A. Teaching Old Dogs New Tricks? The Plasticity of lung alveolar macrophage subsets // Trends Immunol. 2020. DOI: 10.1016/j.it.2020.08.008.

Lai S.M., Sheng J., Gupta P. et al. Organ-specific fate, recruitment, and refilling dynamics of tissue-resident macrophages during blood-stage Malaria // Cell. Rep. 2018. Vol. 25. P. 3099–3109. DOI: 10.1016/J.CELREP.2018.11.059.

LeCouter J., Moritz D.R., Li B. et al. Angiogenesis-independent endothelial protection of liver: Role of VEGFR-1 // Science. 2003. Vol. 299. P. 890–893. DOI: 10.1126/science.1079562.

Leuschner F., Rauch P.J., Ueno T. et al. Rapid monocyte kinetics in acute myocardial infarction are sustained by extramedullary monocytopoiesis // J. Exp. Med. 2012. Vol. 209. P. 123. DOI: 10.1084/JEM.20111009.

Li Y., Wang J., Asahina K. Mesothelial cells give rise to hepatic stellate cells and myofibroblasts via mesothelial-mesenchymal transition in liver injury // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2013. Vol. 110. P. 2324–2329. DOI: 10.1073/pnas.1214136110.

Liu D., Cao S., Zhou Y., Xiong Y. Recent advances in endotoxin tolerance // J. Cell. Biochem. 2019. Vol. 120. P. 56–70. DOI: 10.1002/jcb.27547.

Lokhonina A., Elchaninov A., Fatkhudinov T. et al. Activated macrophages of monocytic origin predominantly express proinflammatory cytokine genes, whereas Kupffer cells predominantly express anti-inflammatory cytokine genes // Biomed. Res. Int. 2019. DOI: 10.1155/2019/3912142.

Lokhonina A., Elchaninov A., Fatkhudinov T. et al. Activated macrophages of monocytic origin predominantly express proinflammatory cytokine genes, whereas Kupffer cells predominantly express anti-inflammatory cytokine genes // Biomed Res. Int. 2019. P. 1–13. DOI: 10.1155/2019/3912142.

Lokhonina A.V., Elchaninov A.V., Makarov A.V. et al. Comparative characteristics of the susceptibility of kupffer cells and macrophages of bone-background origin to activation factors // Mol. Meditsina (Molecular Med.). 2019. P 17. DOI: 10.29296/24999490-2019-03-08.

Lokhonina A.V., Makarov A.V., Elchaninov A.V. et al. Quantitative and qualitative characterization of phagocytic activity of macrophages of bone marrow and fetal origin // Bull. Exp. Biol. Med. 2019. P. 167. DOI: 10.1007/s10517-019-04481-5.

Lua I., Asahina K. The role of mesothelial cells in liver development, injury, and regeneration // Gut Liver. 2016. Vol. 10. P. 166–76. DOI: 10.5009/gnl15226.

Kangas M., Brännström A., Elomaa O., Matsuda Y., Eddy R., Shows T.B., Tryggvason K. Structure and chromosomal localization of the human and murine genes for the macrophage MARCO receptor // Genomics. 1999. Vol. 58. P. 82–89. DOI: 10.1006/GENO.1999.5811.

Ma X., Lin W.Y., Chen Y. et al. Structural basis for the dual recognition of helical cytokines IL-34 and CSF-1 by CSF-1R // Structure. 2012. Vol. 20. P. 676–687. DOI: 10.1016/J.STR.2012.02.010.

Machiels B., Dourcy M., Xiao X. et al. A gammaherpesvirus provides protection against allergic asthma by inducing the replacement of resident alveolar macrophages with regulatory monocytes // Nat. Immunol. 2017. Vol. 1812, N. 18. P. 1310–1320. DOI: 10.1038/ni.3857.

Mass E., Ballesteros I., Farlik M. et al. Specification of tissue-resident macrophages during organogenesis // Science. 2016. P. 353. DOI: 10.1126/SCIENCE.AAF4238.

Melgar-Lesmes P., Edelman E.R. Monocyte-endothelial cell interactions in the regulation of vascular sprouting and liver regeneration in mouse 63. 2015. P. 917–925.

Michalopoulos G.K. Liver regeneration after partial hepatectomy: Critical analysis of mechanistic dilemmas // Am. J. Pathol. 2010. Vol. 176. P. 2–13. DOI: 10.2353/ajpath.2010.090675.

Movita D., Kreefft K., Biesta P. et al. Kupffer cells express a unique combination of phenotypic and functional characteristics compared with splenic and peritoneal macrophages // J. Leukoc. Biol. 2012. DOI: 10.1189/jlb.1111566.

Murray P.J.J., Allen J.E.E., Biswas S.K.K. et al. Macrophage activation and polarization: nomenclature and experimental guidelines // Immunity. 2014. Vol. 41. P. 14–20. DOI: 10.1016/j.immuni.2014.06.008.

Nandi S., Akhter M.P., Seifert M.F. et al. Developmental and functional significance of the CSF-1 proteoglycan chondroitin sulfate chain // Blood. 2006. Vol. 107. P. 786–795. DOI: 10.1182/BLOOD-2005-05-1822.

Nikitina M.P., Elchaninov A.V., Lokhonina A.V. et al Analysis of the expression of regulator genes in kupffer cells and monocytes // Bull. Exp. Biol. Med. 2020. P. 168. DOI: 10.1007/s10517-020-04752-6.

Nimah M., Zhao B., Denenberg A.G. et al. Contribution of MKP-1 regulation of p38 to endotoxin tolerance // Shock. 2005. Vol. 23. P. 80–87.

Pallett L.J., Burton A.R., Amin O.E. et al. Longevity and replenishment of human liver-resident memory T cells and mononuclear phagocytes // J. Exp. Med. 2020. P. 217. DOI: 10.1084/JEM.20200050.

Perdiguero E.G., Geissmann F. The development and maintenance of resident macrophages // Nat. Immunol. 2016. Vol. 17. P. 2–8. DOI: 10.1038/ni.3341.

Poisson J., Lemoinne S., Boulanger C. et al. Liver sinusoidal endothelial cells: Physiology and role in liver diseases // J. Hepatol. 2017. DOI: 10.1016/j.jhep.2016.07.009.

Preziosi M.E., Monga S.P. Update on the mechanisms of liver regeneration // Semin. Liver Dis. 2017. Vol. 37. P. 141–151. DOI: 10.1055/s-0037-1601351.

Price J.V., Vance R.E. The Macrophage paradox // Immunity. 2014. Vol. 41. P. 685–693. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2014.10.015.

Rantakari P., Jäppinen N., Lokka E. et al. Fetal liver endothelium regulates the seeding of tissue-resident macrophages // Nature. 2016. Vol. 538. P. 392–396. DOI: 10.1038/nature19814.

Remmerie A., Martens L., Thoné T. et al. Osteopontin expression identifies a subset of recruited macrophages distinct from kupffer cells in the fatty liver // Immunity. 2020. Vol. 53. P. 641–657. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2020.08.004.

Sakai M., Troutman T.D., Seidman J.S. et al. Liver-derived signals sequentially reprogram myeloid enhancers to initiate and maintain kupffer cell identity // Immunity. 2019. Vol. 51. P. 655–670. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2019.09.002.

Scott C.L., T’Jonck W., Martens L. et al. The Transcription factor ZEB2 is required to maintain the tissue-specific identities of macrophages // Immunity. 2018. Vol. 49. P. 312–325. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2018.07.004.

Scott C.L., Zheng F., De Baetselier P. et al. Bone marrow-derived monocytes give rise to self-renewing and fully differentiated Kupffer cells // Nat. Commun. 2016. Vol. 7. P. 10321. DOI: 10.1038/ncomms10321.

Seki E., De Minicis S., Österreicher C.H. et al. TLR4 enhances TGF-beta signaling and hepatic fibrosis // Nat. Med. 2016. Vol. 13. P. 1324–1332. DOI: 10.1038/NM1663.

Shetty S., Lalor P.F., Adams D.H. Liver sinusoidal endothelial cells — gatekeepers of hepatic immunity // Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 2018. DOI: 10.1038/s41575-018-0020-y.

T’Jonck W., Guilliams M., Bonnardel J. Niche signals and transcription factors involved in tissue-resident macrophage development // Cell. Immunol. 2018. Vol. 330. P. 43–53. DOI: 10.1016/j.cellimm.2018.02.005.

The Y.C., Ding J.L., Ng L.G., Chong S.Z. Capturing the fantastic voyage of monocytes through time and space // Front. Immunol. 2019. Vol. 10. P. 834. DOI: 10.3389/fimmu.2019.00834.

Thomson A.W., Knolle P.A. Antigen-presenting cell function in the tolerogenic liver environment // Nat. Rev. Immunol. 2010. Vol. 10. P. 753–766. DOI: 10.1038/nri2858.

Tran S., Baba I., Poupel L. et al. Impaired kupffer cell self-renewal alters the liver response to lipid overload during non-alcoholic steatohepatitis // Immunity. 2020. Vol. 53. P. 627–640. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2020.06.003.

Van de Laar L., Saelens W., De Prijck S. et al. Yolk sac macrophages, fetal liver, and adult monocytes can colonize an empty niche and develop into functional tissue-resident macrophages // Immunity. 2016. Vol. 44. P. 755–768. DOI: 10.1016/j.immuni.2016.02.017.

Wang J., Kubes P. A Reservoir of mature cavity macrophages that can rapidly invade visceral organs to affect tissue repair // Cell. 2016. Vol. 165. P. 668–678. DOI: 10.1016/J.CELL.2016.03.009.

Wang L.L., Wang X., Xie G. et al. Liver sinusoidal endothelial cell progenitor cells promote liver regeneration in rats // J. Clin. Invest. 2012. Vol. 122. P. 1567–1573. DOI: 10.1172/JCI58789.

Wells R.G., Schwabe R. Origin and function of myofibroblasts in the liver // Semin. Liver Dis. 2015. Vol. 35. P. 97–106. DOI: 10.1055/s-0035-1550061.

Wyler S.L., D’Ingillo S.L., Lamb C.L., Mitchell K.A. Monocyte chemoattractant protein-1 is not required for liver regeneration after partial hepatectomy // J. Inflamm. (United Kingdom). 2016. DOI: 10.1186/s12950-016-0136-1.

Xie G., Wang L., Wang X. et al. Isolation of periportal, midlobular, and centrilobular rat liver sinusoidal endothelial cells enables study of zonated drug toxicity // Am. J. Physiol. — Gastrointest. Liver Physiol. 2010. P. 299. DOI: 10.1152/ajpgi.00302.2010.

Yao G.Q., Troiano N., Simpson C.A., Insogna K.L. Selective deletion of the soluble Colony-Stimulating Factor 1 isoform in vivo prevents estrogen-deficiency bone loss in mice // Bone Res. 2017. P. 5. DOI: 10.1038/BONERES.2017.22.

Yao Y., Jeyanathan M., Haddadi S. et al. Induction of autonomous memory alveolar macrophages requires T cell help and is critical to trained immunity // Cell. 2018. Vol. 175. P. 1634–1650. DOI: 10.1016/J.CELL.2018.09.042.

Yatim N., Jusforgues-Saklani H., Orozco S. et al. RIPK1 and NF-kB signaling in dying cells determines cross-priming of CD8+ T cells // Science. 2015. Vol. 350. P. 328–334. DOI: 10.1126/SCIENCE.AAD0395/SUPPL_FILE/AAD0395-YATIM-SM.PDF.

You Q., Holt M., Yin H. et al. Role of hepatic resident and infiltrating macrophages in liver repair after acute injury // Biochem. Pharmacol. 2013. Vol. 86. P. 836–843. DOI: 10.1016/j.bcp.2013.07.006.

Zhang L., Bansal M.B. Role of kupffer cells in driving hepatic inflammation and fibrosis in HIV infection // Front. Immunol. 2020. Vol. 11. P. 1086.

Zhou X., Franklin R.A., Adler M. et al. Circuit design features of a stable two-cell system // Cell. 2018. Vol. 172. P. 744–757. DOI: 10.1016/J.CELL.2018.01.015.

Zhou Z., Xu M.J., Gao B. Hepatocytes: a key cell type for innate immunity // Cell. Mol. Immunol. 2016. Vol. 13. P. 301–315. DOI: 10.1038/CMI.2015.97.

Изучению популяции макрофагов ЦНС посвящено огромное количество научной литературы, в связи с этим уместить все современные данные в главу одной монографии просто нереально. Однако обойти стороной макрофаги ЦНС невозможно, учитывая уникальность их происхождения и функций.

Наиболее многочисленной популяцией макрофагов ЦНС является микроглия (рис. 4-1). Сам термин «микроглия» был введен P. del Rio Hortega для обозначения клеток ЦНС мезенхимального происхождения, обладающих подвижностью и фагоцитарной активностью (Rezaie and Male, 2010). Мысль о том, что микроглия является особой популяцией макрофагов, не сразу была воспринята исследователями. Это связано прежде всего с особенностями развития данной клеточной популяции, в поддержании которой не принимают участие моноциты и костномозговое кроветворение. Тем не менее постепенно было обнаружено, что микроглия, как и другие клетки, относящиеся к резидентным макрофагам, экспрессируют типичные макрофагальные маркеры — F4/80 (рецептор, участвующий в клеточной адгезии), CD11b (интегрин альфа-M, αM), CD68 (макросиалин) и др. (Perry et al., 1985; Tambuyzer et al., 2009).

Микроглия составляет примерно 5–20% всех глиальных клеток ЦНС. Существует разница в плотности микроглии в разных отделах ЦНС. Считается, что в сером веществе клеток микроглии больше, чем в белом. Кроме того, в ходе развития показано, что количество микроглии меньше в гиппокампе и дорсальной части таламуса по сравнению с другими отделами ЦНС. Напротив, в постнатальном периоде у мышей плотность микроглии в гиппокампе и обонятельной области конечного мозга, черной субстанции значительно увеличивается (Tambuyzer et al., 2009), что связано с большей активностью пролиферации у микроглии данных областей (Askew et al., 2017).

В ходе эмбрионального развития форма микроглии меняется от амебоидной до сильно отростчатой, характерной для покоящейся микроглии. При этом в сером веществе клетки микроглии приобретают форму ближе к звездчатой, в то время как в белом веществе клетки микроглии имеют веретеновидную форму и ориентированы вдоль нервных волокон. При патологических процессах покоящаяся микроглия активируется, в связи с чем появляются клетки со множеством отростков (bushy) и клетки амебоидной формы (Ladeby et al., 2005). При СПИДе и менингите, вызванном микобактерией туберкулеза, микроглия за счет слияния способна формировать гигантские клетки со множеством ядер (Nardacci et al., 2005). В настоящее время четкого разделения между покоящейся и активированной микроглией не проводят.

В главе, касающейся развития популяции резидентных макрофагов, мы так или иначе касались микроглии. Долгое время источники развития микроглии оставались неясными для исследователей. P. del Rio Hortega предполагал развития микроглии из моноцитов крови, а также из мигрирующих клеток мягкой мозговой оболочки (Rezaie and Male, 2010). Постепенно при изучении развития лабораторных животных и человека стали накапливаться данные, свидетельствующие о том, что микроглия появляется в ЦНС до установления костномозгового кроветворения (Perry et al., 1985; Rezaie et al., 2005).

Сложности в определении эмбриональных источников развития микроглии связаны с особенностями онтогенеза кроветворения у млекопитающих. Как уже упоминалось, кроветворные клетки локализуются в разных областях зародыша и внезародышевых органов. Существует несколько волн появления и миграции кроветворных клеток. Однако факт обнаружения клеток микроглии в развивающейся ЦНС зародышей млекопитающих и человека, когда присутствовал один-единственный орган кроветворения — желточный мешок, ясно указывал на источник формирования данной популяции макрофагов (Alliot et al., 1999; Monier et al., 2007).

Эмбриональным источником развития микроглии являются исключительно Runx1⁺ эритромиелоидные клетки стенки желточного мешка (Ginhoux et al., 2010; Kierdorf et al., 2013). При этом существует представление, что в развитии микроглии участвуют две порции прогениторных клеток, возникающих в стенке желточного мешка. Первая, уже упоминавшаяся, — наиболее ранняя порция ЭМП, и вторая, которая в конечном итоге заселяет печень зародыша и дает начало фетальным моноцитам, мигрирующим в ткани и дифференцирующимся в резидентные макрофаги. По мнению ряда исследователей, Hoxb8⁺ -прогениторные клетки из второй порции ЭМП также дают начало микроглии (De et al., 2018). Вклад второй порции ЭМП в формирование популяции микроглии дискутабелен и обнаружен не всеми исследователями (Hoeffel et al., 2015). Считается, что развитие популяции микроглии в пренатальном периоде зависит от TGFβ-сигналинга, который индуцирует синтез специфического рецептора P2ry12 и транскрипционного фактора Sall3. В постнатальном периоде поддержание популяции микроглии осуществляется посредством M-CSF. Макрофаги, ассоциированные с оболочками ЦНС и сосудистыми сплетениями, не требуют для своего развития в пренатальном периоде TGFβ-сигналинга (Utz et al., 2020).

Источники происхождения микроглии сходны, вероятно, у всех позвоночных, однако отличается способ, которым предшественники микроглии достигают ЦНС: через кровоток или через мягкую мозговую оболочку (Ginhoux et al., 2013, 2010).

Вклад моноцитов периферической крови в формирование популяции макрофагов в нормальных условиях является дискутабельным, однако наблюдения о резком увеличении числа макрофагов в ЦНС после рождения не позволяют исключить такого механизма (Tambuyzer et al., 2009). В настоящее время считают, что это происходит за счет пролиферации микроглии (Matcovitch-Natan et al., 2016).

Принципиальная возможность участия моноцитов крови в формировании популяции микроглии в постнатальном периоде была подтверждена на модели мышей с нокаутом PU.1 (фактор транскрипции, специфичный для гемопоэтических клеток), у которых отсутствует микроглия эмбрионального происхождения. Трансплантация кроветворных клеток красного костного мозга от животных дикого типа с нормальной экспрессией PU.1 приводит к формированию популяции микроглия-подобных клеток (Beers et al., 2006).

В настоящее время принята такая формулировка: при повреждении ЦНС мигрирующие моноциты могут стать макрофагами, но не микроглией (Schelper, Adrian, 1986). Данная формулировка согласуется с современными данными, в соответствии с которыми в ЦНС, помимо микроглии, обнаруживается популяция периваскулярных, менингеальных, хориоидных макрофагов и микроглия-подобных клеток (Cuadros et al., 2022).

Учитывая, что макрофаги моноцитарного происхождения и микроглия относятся к макрофагальной системе, а также обладают выраженной пластичностью, различить эти две популяции не так просто. Считается, что микроглия имеет фенотип CD11b⁺ CD45^low , а макрофаги моноцитарного происхождения CD11b⁺ CD45^hi (Sedgwick et al., 1991). Для активированной микроглии характерен следующий фенотип: CD11c^hi , CD45^low , CD14^– (Guillemin and Brew, 2004). CD11c — интегрин, играет важную роль в адгезии моноцитов и в хемотаксисе, экспрессирован преимущественно на моноцитах и гранулоцитах.

При повреждении ЦНС иногда может наблюдаться так называемый микроглиоз, увеличение плотности микроглии. Однако в настоящее время остается неясным механизм данного явления: миграция микроглии в данную область ЦНС или инфильтрация моноцитами. В том случае, если ГЭБ еще незрелый или наблюдается его повреждение, вероятно, что новые микроглия-подобные клетки могут формироваться из мигрирующих Ly6C^hi CCR2⁺ -моноцитов (Matcovitch-Natan et al., 2016; Mildner et al., 2007). В других случаях даже при развитии нейродегенеративных процессов при моделировании болезни Альцгеймера этого не наблюдается (Ajami et al., 2007; Mildner et al., 2011). В настоящее время после применения различных способов деплеции микроглии обнаружено, что происходит восполнение ее численности за счет пролиферации особого кластера клеток, которые экспрессируют нестин и IBA1 (Bruttger et al., 2015). Показано, что микроглия в принципе способна экспрессировать нестин в период активной пролиферации (Lloyd et al., 2019).

В других исследованиях на модели длительного парабиоза без воздействия ионизирующей радиации в веществе головного мозга реципиента были обнаружены меченые микроглия-подобные клетки донора, сохранявшиеся достаточно долго. Однако эти обнаруженные клетки отличались от изначальной популяции микроглии профилем экспрессии генов, а также функциональными особенностями (Cuadros et al., 2022). Микроглия-подобные клетки обладали более выраженной миграционной способностью в область повреждения, однако оказались менее чувствительными к ЛПС (Bennett et al., 2018; Cronk et al., 2018).

Учитывая приведенные данные, по всей видимости, в нормальных условиях популяция микроглии является самоподдерживающейся и не зависит от кроветворения в красном костном мозге.

В нормальном состоянии пролиферативная активность микроглии низкая, однако при развитии ЦНС и возникновении патологического процесса митотическая активность резко увеличивается (Hammond et al., 2021; Plemel et al., 2020; Zhan et al., 2019), что особенно важно при формировании рубца в спинном мозге и восстановлении двигательной функции (Bellver-Landete et al., 2019). Среди факторов, обеспечивающих пролиферацию микроглии, называют IL-3, IL-6, GM-CSF, CSF-1 и IL-34 (Sawada et al., 1990; Tambuyzer et al., 2009). Уменьшение продукции CSF-1 и/или IL-34 нейронами и нейроглией ведет к редукции популяции микроглии, при этом у мыши CSF-1 способен поддерживать выживание микроглии при меньшей концентрации по сравнению с IL-34, что связано с его большей аффинностью к CSF-1R. У человека ситуация противоположная (Badimon et al., 2020). Как уже отмечалось, в разных отделах ЦНС активность пролиферативных процессов в популяции микроглии различается (Askew et al., 2017). Влияние CSF-1 и IL-34 на плотность популяции микроглии в сером и белом веществе различается. В сером веществе преобладает влияние IL-34, в белом — CSF-1 (Easley-Neal et al., 2019). Также показана роль TGFβ-сигналинга в размножении и дифференцировке микроглии (Utz et al., 2020). Учитывая, что именно нейроны и макроглия продуцируют CSF-1 и IL-34, их можно считать ключевыми компонентами ниши микроглии.

Уровень клеточной гибели в популяции микроглии различается в зависимости от срока жизни клетки. У резидентной микроглии в сутки погибает примерно 1,23% популяции, в то время как у вновь образованных клеток микроглии — 2,4%. Наибольшая частота гибели у вновь поделившихся клеток максимальна в течение 5 сут после образования (Askew et al., 2017). Выраженность клеточной гибели микроглии может иметь и клиническое значение. Гибель путем некроптоза микроглии с провоспалительными свойствами стимулирует ремиелинизацию и регенерацию проводящих путей (Lloyd et al., 2019).

Характерной чертой микроглии является ее способность к миграции, для которой нужны молекулы адгезии ICAM-2 и PECAM, а также хемокины MCP-1 и RANTES (CCL5) (Rezaie and Male, 1999). В настоящее время установлено, что даже в нормальном состоянии микроглия постоянно патрулирует ЦНС с помощью своих отростков, мигрируя благодаря рецептору P2Y12R (Eyo et al., 2018).

Микроглия является неотъемлемым участником поддержания гомеостаза ЦНС как в норме, так и при патологии. Показана роль микроглии в миелинизации нервных волокон (Hughes, Appel, 2020), формировании синаптических связей (Parkhurst et al., 2013), формировании проводящих путей в развивающемся головном мозге (Squarzoni et al., 2014), репаративной регенерации нервных волокон (Lloyd et al., 2019).

Однако механизмы активации микроглии при воспалении и репаративных процессах по-прежнему изучены недостаточно, что связано с объективными трудностями получения клеток в достаточных для исследовательских целей количествах, а данные, получаемые на модельных животных, часто трудно экстраполировать на человека. Данную проблему в настоящее время удалось частично решить с помощью применения iPCs (Takahashi and Yamanaka, 2006). Однако по-прежнему внимание исследователей в большей степени сосредоточено на изучении нейронов и нейроглии, нежели на микроглии при патологии нервной системы.

Как уже упоминалось, для микроглии характерно множество функций, часть из них присуща и другим популяциям макрофагов млекопитающих. К этим функциям относится способность к фагоцитозу и антигенной презентации. Фагоцитарная активность играет значительную роль не только при защите от инфекционных патогенов, но также при развитии, в ходе которого микроглия поглощает гибнущие нейроны (Ferrer et al., 1990). Считается, что фагоцитоз у микроглии опосредован рецептором CD36, а также лектин-, интегрин-, фосфатидил-ассоциированным распознаванием (Stolzing and Grune, 2004; Witting et al., 2000) и активизируется под влиянием GM-CSF, M-CSF, TNFα, TGFβ, IL-4, IFNβ и IFNγ (Tambuyzer et al., 2009). В покоящемся состоянии микроглия практически не выполняет роли антиген-презентирующих клеток, так как экспрессирует MHC-I и MHC-II на низком уровне, однако при активации роль в распознании и презентации антигенов возрастает.

Для микроглии и, например, для клеток Купфера характерны черты иммунотолерогенного фенотипа, препятствующего чрезмерной активации и повреждению ЦНС. Так, клетки микроглии способны экспрессировать Fas-лиганд, что может индуцировать гибель Т-лимфоцитов, а также гибель самих клеток микроглии (Kohji and Matsumoto, 2000; Spanaus et al., 1998). Покоящееся состояние микроглии поддерживается взаимодействием CD200^– CD200R. Кроме того, CD22, выделяемый нейронами, подавляет секрецию провоспалительных цитокинов клетками микроглии. Нарушение механизмов поддержания покоящегося состояния микроглии часто лежит в основе патогенеза нейродегенеративных заболеваний (Koning et al., 2007; Mott et al., 2004).

Несмотря на черты иммунотолерогенного фенотипа, микроглия способна продуцировать свободные радикалы: NO и супероксид, регулирующие баланс выделяемых про- и противовоспалительных цитокинов, а также целый набор биологически активных веществ, таких как хемокины, цитокины (включая IL-1β и TNFα) и факторы роста (GM-CSF и M-CSF). У микроглии обнаружены рецепторы к простаноидам (EP1, -2, -3, -4), а также толл-подобные рецепторы типа TLR1–9 (у мыши) и TLR1–8 (у человека) (Tambuyzer et al., 2009). Такой набор рецепторов, а также секретируемых факторов делает микроглию естественным образом основным регулятором воспалительного и иммунного гомеостаза ЦНС.

Микроглия обладает высокой чувствительностью к изменяющимся факторам внешней среды. Например, стресс у беременной самки вызывает увеличение плотности микроглии в развивающемся гиппокампе и коре плода. Как правило, эти изменения нормализуются в течение 30 сут после прекращения стрессового воздействия (Charlotte Madoreet al., 2020; Réus et al., 2018). Прекращение контактов матери и потомства в позднем перинатальном периоде, напротив, приводит к уменьшению плотности микроглии у мышат. У самцов из такого помета в дальнейшем развивается депрессивное или тревожное поведение (Réus et al., 2018). Социальная депривация вызывает уменьшение, а обогащение окружающей среды, напротив, увеличивает в мозге мышей концентрацию IL-33, который стимулирует участие микроглии в ремоделировании матрикса и синаптогенезе (Nguyen et al., 2020).

Диета также заметным образом влияет на плотность микроглии. Переедание и употребление алкоголя в эксперименте приводили к увеличению плотности микроглии в гиппокампе и гипоталамусе взрослых крыс. Кроме того, в условиях указанной диеты в неонатальном периоде происходило формирование гиперчувствительности микроглии к ЛПС (Chastain et al., 2019). Сходные данные получены на модели диабета у крыс (McGuiness et al., 2016). Напротив, недостаточность полиненасыщенных жирных кислот в рационе матери приводит к комплемент-опосредованному фагоцитозу элементов синапсов и как следствие — к когнитивной недостаточности потомства у мышей (Madore et al., 2020). Вероятно, такое влияние диеты на популяцию микроглии ЦНС осуществляется посредством микробиоты (Madore et al., 2020). У мышей, выращенных в абактериальных условиях, наблюдается половой диморфизм в плотности микроглии на разных этапах пре- и постнатального онтогенеза. При этом у таких мышей популяция микроглии представлена активно размножающимися клетками, в которых снижен уровень клеточной гибели. Это указывает на то, что микробиота снижает пролиферативную активность в ходе развития микроглии, вызывая ее созревание (Erny et al., 2015; Thion et al., 2018).

В настоящее время появляется все больше и больше исследований роли микроглии в патогенезе нейродегенеративных заболеваний. Так, показано, что микроглия в условиях болезни Альцгеймера находится преимущественно в активированном состоянии (Tuppo and Arias, 2005). Таким образом, активированная микроглия создает или усиливает воспалительное микроокружение (Hansen et al., 2018; Leng and Edison, 2020), а также приводит к потере синаптических связей (Hong et al., 2016). Активно пролиферирующая микроглия обнаружена в области амилоидных бляшек, однако роль данной клеточной популяции в их образовании мало изучена (Hammond et al., 2021). Микроглия в настоящее время не считается инициатором развития рассеянного склероза, однако она находится в активированном состоянии при данной патологии. С чем это связано, точно неизвестно. Вероятно, это происходит под влиянием мигрирующих иммунных клеток, миелина и иммуноглобулинов (Cassan and Liblau, 2007; Jin et al., 2007). Ранним событием при развитии болезни Паркинсона является активация микроглии, что происходит под влиянием поврежденных нейронов, выделяющих MMP-3, α-синуклеин и нейромеланин (Kim, Joh, 2006). Травматическое повреждение спинного мозга сопровождается быстрой пролиферацией микроглии (Bellver-Landete et al., 2019; Li et al., 2020). У взрослых животных микроглия формирует своеобразный рубец в области повреждения. Блокада пролиферации микроглии в области повреждения приводит к нарушению восстановления подвижности и дальнейшей потере астроцитов и олигодендроглии (Bellver-Landete et al., 2019). Трансплантация микроглии неонатальных животных в область травмы у взрослых особей стимулировала рост аксонов за счет опорного влияния фибронектина и противовоспалительных факторов, синтезируемых микроглией (Li et al., 2020). Однако описано и неблагоприятное влияние чрезмерного размножения микроглии в области травмы. Установлено, что миграция моноцитов в область травмы сдерживает чрезмерное размножение микроглии (Greenhalgh et al., 2018).

Таким образом, микроглия является самым многочисленным типом клеток, относящихся к макрофагальному дифферону в ЦНС. Популяция клеток микроглии является самоподдерживающейся. Исходя из полученных данных, микроглия играет заметную роль в пренатальном развитии, а также в поддержании гомеостаза ЦНС в норме и патологических состояниях в постнатальном периоде. Как было показано, переход микроглии от покоящегося состояния к активированному является ключевым звеном ряда нейродегенеративных состояний. Следовательно, разработка новых способов терапии указанных нозологий невозможна без учета микроглии, механизмов ее функционирования, регуляции пролиферации, миграции и гибели, на что и должны быть направлены дальнейшие исследования.

Список литературы

Ajami B., Bennett J.L., Krieger C. et al. Local self-renewal can sustain CNS microglia maintenance and function throughout adult life // Nat. Neurosci. 2007. Vol. 10. P. 1538–1543. DOI: 10.1038/NN2014.

Alliot F., Godin I., Pessac B. Microglia derive from progenitors, originating from the yolk sac, and which proliferate in the brain // Dev. Brain Res. 1999. Vol. 117. P. 145–152. DOI: 10.1016/S0165-3806(99)00113-3.

Askew K., Li K., Olmos-Alonso A. et al. Coupled proliferation and apoptosis maintain the rapid turnover of microglia in the adult brain // Cell Rep. 2017/ Vol. 18. P. 391–405. DOI: 10.1016/j.celrep.2016.12.041.

Badimon A., Strasburger H.J., Ayata P. et al. Negative feedback control of neuronal activity by microglia // Nat. 2020. Vol. 5867829, N. 586. P. 417–423. DOI: 10.1038/s41586-020-2777-8.

Beers D.R., Henkel J.S., Xiao Q. et al. Wild-type microglia extend survival in PU.1 knockout mice with familial amyotrophic lateral sclerosis // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006. Vol. 103. P. 16021–16026. DOI: 10.1073/PNAS.0607423103.

Bellver-Landete V., Bretheau F., Mailhot B. et al. Microglia are an essential component of the neuroprotective scar that forms after spinal cord injury // Nat. Commun. 2019. Vol. 101, N. 10. P. 1–18. DOI: 10.1038/s41467-019-08446-0.

Bennett F.C., Bennett M.L., Yaqoob F. et al. Combination of ontogeny and CNS environment establishes microglial identity // Neuron. 2018. Vol. 98. P. 1170–1183. DOI: 10.1016/j.neuron.2018.05.014.

Bruttger J., Karram K., Wörtge S. et al. Genetic cell ablation reveals clusters of local self-renewing microglia in the mammalian central nervous system // Immunity. 2015. Vol. 43. P. 92–106. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2015.06.012.

Cassan C., Liblau R.S. Immune tolerance and control of CNS autoimmunity: from animal models to MS patients // J. Neurochem. 2007. Vol. 100. P. 883–892. DOI: 10.1111/J.1471-4159.2006.04270.X.

Chastain L.G., Franklin T., Gangisetty O. et al. 2019. Early life alcohol exposure primes hypothalamic microglia to later-life hypersensitivity to immune stress: possible epigenetic mechanism // Neuropsychopharmacol. 2019. Vol. 449, N. 44. P. 1579–1588. DOI: 10.1038/s41386-019-0326-7.

Cronk J.C., Filiano A.J., Louveau A. et al. Peripherally derived macrophages can engraft the brain independent of irradiation and maintain an identity distinct from microglia // J. Exp. Med. 2018. Vol. 215. P. 1627–1647. DOI: 10.1084/JEM.20180247.

Cuadros M.A., Sepulveda M.R., Martin-Oliva D. et al. Microglia and microglia-like cells: similar but different // Front. Cell. Neurosci. 2022. P. 16. DOI: 10.3389/FNCEL.2022.816439.

De S., Van Deren D., Peden E. et al. Two distinct ontogenies confer heterogeneity to mouse brain microglia // Dev. 2018. P. 145. DOI: 10.1242/DEV.152306/VIDEO-1.

Easley-Neal C., Foreman O., Sharma N. et al. CSF1R Ligands IL-34 and CSF1 are differentially required for microglia development and maintenance in white and gray matter brain regions // Front. Immunol. 2019. Vol. 10. P. 2199. DOI: 10.3389/FIMMU.2019.02199/BIBTEX.

Erny D., De Angelis A.L.H., Jaitin D. et al. Host microbiota constantly control maturation and function of microglia in the CNS // Nat. Neurosci. 2015. Vol. 187, N. 18. P. 965–977. DOI: 10.1038/nn.4030.

Eyo U.B., Mo M., Yi M.H. et al. P2Y12R-Dependent translocation mechanisms gate the changing microglial landscape // Cell Rep. 2018. Vol. 23. P. 959–966. DOI: 10.1016/J.CELREP.2018.04.001.

Ferrer I., Bernet E., Soriano E. et al. Naturally occurring cell death in the cerebral cortex of the rat and removal of dead cells by transitory phagocytes // Neuroscience. 1990. Vol. 39. P. 451–458. DOI: 10.1016/0306-4522(90)90281-8.

Ginhoux F., Greter M., Leboeuf M. et al. Fate mapping analysis reveals that adult microglia derive from primitive macrophages // Science. 2010. Vol. 330. P. 841–845. DOI: 10.1126/SCIENCE.1194637/SUPPL_FILE/GINHOUX.SOM.PDF.

Ginhoux F., Lim S., Hoeffel G. et al. Origin and differentiation of microglia // Front. Cell. Neurosci. 2013. P. 7. DOI: 10.3389/FNCEL.2013.00045.

Greenhalgh A.D., Zarruk J.G., Healy L.M. et al. Peripherally derived macrophages modulate microglial function to reduce inflammation after CNS injury // PLOS Biol. 2018. Vol. 16. P. e2005264. DOI: 10.1371/JOURNAL.PBIO.2005264.

Guillemin G.J., Brew B.J. Microglia, macrophages, perivascular macrophages, and pericytes: a review of function and identification // J. Leukoc. Biol. 2004. Vol. 75. P. 388–397. DOI: 10.1189/JLB.0303114.

Hansen D. V., Hanson J.E., Sheng M. Microglia in Alzheimer’s disease // J. Cell Biol. 2018. Vol. 217. P. 459–472. DOI: 10.1083/JCB.201709069.

Hoeffel G., Chen J., Lavin Y. et al. C-Myb+ Erythro-myeloid progenitor-derived fetal monocytes give rise to adult tissue-resident macrophages // Immunity. 2015. Vol. 42. P. 665–678. DOI: 10.1016/j.immuni.2015.03.011.

Hong S., Beja-Glasser V.F., Nfonoyim B.M. et al. Complement and microglia mediate early synapse loss in Alzheimer mouse models // Science. 2016. Vol. 352. P. 712–716. DOI: 10.1126/SCIENCE.AAD8373/SUPPL_FILE/HONG.SM.PDF.

Hughes A.N., Appel B. Microglia phagocytose myelin sheaths to modify developmental myelination // Nat. Neurosci. 2020. Vol. 239, N. 23. P. 1055–1066. DOI: 10.1038/s41593-020-0654-2.

Jin S., Kawanokuchi J., Mizuno T. et al. Interferon-β is neuroprotective against the toxicity induced by activated microglia // Brain. Res. 2007.3 Vol. 1179. P. 140–146. DOI: 10.1016/J.BRAINRES.2007.08.055.

Kierdorf K., Erny D., Goldmann T. et al. Microglia emerge from erythromyeloid precursors via Pu.1- and Irf8-dependent pathways // Nat. Neurosci. 2013. Vol. 16. P. 273–280. DOI: 10.1038/NN.3318.

Kim Y.S., Joh T.H. Microglia, major player in the brain inflammation: their roles in the pathogenesis of Parkinson’s disease // Exp. Mol. Med. 2006. Vol. 38. P. 333–347. DOI: 10.1038/EMM.2006.40.

Kohji T., Matsumoto Y. Coexpression of Fas/FasL and Bax on brain and infiltrating T cells in the central nervous system is closely associated with apoptotic cell death during autoimmune encephalomyelitis // J. Neuroimmunol. 2000. Vol. 106. P. 165–171. DOI: 10.1016/S0165-5728(00)00238-1.

Koning N., Bö L., Hoek R.M. et al. Downregulation of macrophage inhibitory molecules in multiple sclerosis lesions // Ann. Neurol. 20073 Vol. 62. P. 504–514. DOI: 10.1002/ANA.21220.

Ladeby R., Wirenfeldt M., Garcia-Ovejero D. et al. Microglial cell population dynamics in the injured adult central nervous system // Brain. Res. Brain Res. Rev. 2005. Vol. 48. P. 196–206. DOI: 10.1016/J.BRAINRESREV.2004.12.009.

Leng F., Edison P. Neuroinflammation and microglial activation in Alzheimer disease: where do we go from here? // Nat. Rev. Neurol. 2020. Vol. 173, N. 17. P. 157–172. DOI: 10.1038/s41582-020-00435-y.

Li Y., He X., Kawaguchi R. et al. Microglia-organized scar-free spinal cord repair in neonatal mice // Nat. 2020. Vol. 5877835, N. 587. P. 613–618. DOI: 10.1038/s41586-020-2795-6.

Lloyd A.F., Davies C.L., Holloway R.K. et al. Central nervous system regeneration is driven by microglia necroptosis and repopulation // Nat. Neurosci. 2019. Vol. 227, N. 22. P. 1046–1052. DOI: 10.1038/s41593-019-0418-z.

Madore C., Leyrolle Q., Morel L. et al. Essential omega-3 fatty acids tune microglial phagocytosis of synaptic elements in the mouse developing brain // Nat. Commun. 2020. Vol. 111, N. 11. P. 1–19. DOI: 10.1038/s41467-020-19861-z.

Madore Charlotte, Yin Z., Leibowitz J. et al. Microglia, lifestyle stress, and neurodegeneration // Immunity. 2020. Vol 52. P. 222–240. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2019.12.003.

Matcovitch-Natan O., Winter D.R., Giladi A. et al. Microglia development follows a stepwise program to regulate brain homeostasis // Science. 2016. P. 353. DOI: 10.1126/SCIENCE.AAD8670/SUPPL_FILE/AAD8670-MATCOVITCH-NATAN-SM.TABLES-S1-TO-S10.XLSX.

McGuiness B., Gibney S.M., Beumer W. et al. Exaggerated increases in microglia proliferation, brain inflammatory response and sickness behaviour upon lipopolysaccharide stimulation in non-obese diabetic mice // Neuroimmunomodulation. 2016. Vol. 23. P. 137–150. DOI: 10.1159/000446370.

Mildner A., Schlevogt B., Kierdorf K. et al. Distinct and non-redundant roles of microglia and myeloid subsets in mouse models of Alzheimer’s disease // J. Neurosci. 2011. Vol. 31. P. 11159–11171. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.6209-10.2011.

Mildner A., Schmidt H., Nitsche M. et al. Microglia in the adult brain arise from Ly-6ChiCCR2+ monocytes only under defined host conditions // Nat. Neurosci. 2007. Vol. 1012, N. 10. P. 1544–1553. DOI: 10.1038/nn2015.

Monier A., Adle-Biassette H., Delezoide A.L. et al. Entry and distribution of microglial cells in human embryonic and fetal cerebral cortex // J. Neuropathol. Exp. Neurol. 2007. Vol. 66. P. 372–382. DOI: 10.1097/NEN.0B013E3180517B46.

Mott R.T., Ait-Ghezala G., Town T. et al. Neuronal expression of CD22: novel mechanism for inhibiting microglial proinflammatory cytokine production // Glia. 2004. Vol. 46. P. 369–379. DOI: 10.1002/GLIA.20009.

Nardacci R., Antinori A., Kroemer G., Piacentini M. Cell death mechanisms in HIV-associated dementia: the involvement of syncytia // Cell Death. Differ. 2005. Vol. 12, Suppl. 1. P. 855–858. DOI: 10.1038/SJ.CDD.4401590.

Nguyen P.T., Dorman L.C., Pan S. et al. Microglial remodeling of the extracellular matrix promotes synapse plasticity // Cell. 2020. Vol. 182. P. 388–403. DOI: 10.1016/J.CELL.2020.05.050/ATTACHMENT/C2003E2F-455C-4BB0-BD79-7A6E76F53262/MMC3.XLSX.

Parkhurst C.N., Yang G., Ninan I. et al. Microglia promote learning-dependent synapse formation through brain-derived neurotrophic factor // Cell. 2013. Vol. 155. P. 1596–1609. DOI: 10.1016/J.CELL.2013.11.030.

Perry V.H., Hume D.A., Gordon S. Immunohistochemical localization of macrophages and microglia in the adult and developing mouse brain // Neuroscience. 1985. Vol. 15. P. 313–326. DOI: 10.1016/0306-4522(85)90215-5.

Plemel J.R., Stratton J.A., Michaels N.J. et al. Microglia response following acute demyelination is heterogeneous and limits infiltrating macrophage dispersion // Sci. Adv. 2020. P. 6. DOI: 10.1126/SCIADV.AAY6324/SUPPL_FILE/AAY6324_SM.PDF.

Réus G.Z., Silva R.H., de Moura A.B. et al. Early maternal deprivation induces microglial activation, alters glial fibrillary acidic protein immunoreactivity and indoleamine 2,3-dioxygenase during the development of offspring rats // Mol. Neurobiol. 2018. Vol. 562, N. 56. P. 1096–1108. DOI: 10.1007/S12035-018-1161-2.

Rezaie P., Dean A., Male D., Ulfig N. Microglia in the cerebral wall of the human telencephalon at second trimester // Cereb. Cortex. 2005. Vol. 15. P. 938–949. DOI: 10.1093/CERCOR/BHH194.

Rezaie P., Male D. MESOGLIA & MICROGLIA – A Historical review of the concept of mononuclear phagocytes within the central nervous system. 2010, Vol. 11. P. 325–374. DOI: 10.1076/JHIN.11.4.325.8531.

Rezaie P., Male D. Colonisation of the developing human brain and spinal cord by microglia: a review – PubMed // Microsc. Res. Tech. 1999. Vol. 45. P. 359–382.

Sawada M., Suzumura A., Yamamoto H., Marunouchi T. Activation and proliferation of the isolated microglia by colony stimulating factor-1 and possible involvement of protein kinase C // Brain Res. 1990. Vol. 509. P. 119–124. DOI: 10.1016/0006-8993(90)90317-5.

Schelper R.L., Adrian E.K. Monocytes become macrophages; they do not become microglia: a light and electron microscopic autoradiographic study using 125-lododeoxyuridine // J. Neuropathol. Exp. Neurol. 1986. Vol. 45. P. 1–19. DOI: 10.1097/00005072-198601000-00001.

Sedgwick J.D., Schwender S., Imrich H. et al. Isolation and direct characterization of resident microglial cells from the normal and inflamed central nervous system // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1991. Vol. 88. P. 7438–7442. DOI: 10.1073/PNAS.88.16.7438.

Spanaus K.S., Schlapbach R., Fontana A. TNF-α and IFN-γ render microglia sensitive to Fas ligand-induced apoptosis by induction of Fas expression and down-regulation of Bcl-2 and Bcl-xL // Eur. J. Immunol. 1998. Vol. 28. P. 4398–4408.

Squarzoni P., Oller G., Hoeffel G. et al. Microglia modulate wiring of the embryonic forebrain // Cell Rep. 2014. Vol. 8. P. 1271–1279. DOI: 10.1016/J.CELREP.2014.07.042.

Stolzing A., Grune T. Neuronal apoptotic bodies: phagocytosis and degradation by primary microglial cells // FASEB J. 2004. Vol. 18. P. 743–745. DOI: 10.1096/FJ.03-0374FJE.

Takahashi K., Yamanaka S. 2006. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors // Cell. 2006. Vol. 126. P. 663–676. DOI: 10.1016/J.CELL.2006.07.024.

Tambuyzer B.R., Ponsaerts P., Nouwen E.J. Microglia: gatekeepers of central nervous system immunology // J. Leukoc. Biol. 2009. Vol. 85. P. 352–370. DOI: 10.1189/JLB.0608385.

Thion M.S., Low D., Silvin A. et al. Microbiome influences prenatal and adult microglia in a sex-specific manner // Cell. 2018. Vol. 172. P. 500–516. DOI: 10.1016/J.CELL.2017.11.042/ATTACHMENT/7FA8444F-8CA5-4697-989C-44CECACEC1E2/MMC7.XLSX.

Tuppo E.E., Arias H.R. The role of inflammation in Alzheimer’s disease // Int. J. Biochem. Cell Biol. 2005. Vol. 37. P. 289–305. DOI: 10.1016/J.BIOCEL.2004.07.009.

Utz S.G., See P., Mildenberger W. et al. 2020. Early fate defines microglia and non-parenchymal brain macrophage development // Cell. 2020. Vol. 181. P. 557–573. DOI: 10.1016/j.cell.2020.03.021.

Witting A., Müller P., Herrmann A. et al. Phagocytic clearance of apoptotic neurons by Microglia/Brain macrophages in vitro : involvement of lectin-, integrin-, and phosphatidylserine-mediated recognition // J. Neurochem. 2000. Vol. 75. P. 1060–1070. DOI: 10.1046/J.1471-4159.2000.0751060.X.

Zhan L., Krabbe G., Du F. et al. Proximal recolonization by self-renewing microglia re-establishes microglial homeostasis in the adult mouse brain // PLOS Biol. 2019. Vol. 17. P. e3000134. DOI: 10.1371/JOURNAL.PBIO.3000134.

Популяция резидентных макрофагов печени, по оценкам разных исследователей, является самой многочисленной в организме млекопитающих (рис. 5-1). В настоящее время появляется все больше данных, демонстрирующих крайнюю гетерогенность популяции макрофагов печени. Такая неоднородность клеточной популяции связана со многими причинами, в первую очередь с разными источниками происхождения, а также с большим разнообразием функций печени, в регуляцию которых вовлечены макрофаги в нормальных и патологических условиях (Blériot et al., 2020).

В соответствии с современными данными, в печени в норме можно выявить как минимум три популяции клеток, относящихся к моноцитарно-макрофагальному дифферону: преобладающая — клетки Купфера, популяция клеток с промежуточным между моноцитом и макрофагом фенотипом, популяция макрофагов, не относящихся к клеткам Купфера: макрофаги капсулы печени, перитонеальные макрофаги и макрофаги, ассоциированные с желчными протоками (Guilliams et al., 2022), похожие на Gpnmb⁺ Spp1⁺ -липид-ассоциированные макрофаги (ЛАМ) (Remmerie et al., 2020).

С точки зрения происхождения, как уже упоминалось, в печени млекопитающих в норме популяция макрофагов представлена практически полностью клетками, развивающимися из ЭМП стенки желточного мешка, так называемыми клетками Купфера (Hoeffel and Ginhoux, 2018; Perdiguero and Geissmann, 2016). Данная популяция ЭМП из стенки желточного мешка мигрирует в печень плода через левую желточную и пупочную вены и впоследствии дифференцируются в клетки Купфера (Naito et al., 1997). Макрофаги, производные моноцитов крови, представляют в печени минорную популяцию, по некоторым сообщениям на их долю приходится примерно от 5 до 30% всех макрофагов печени (Chazaud, 2014; Kinoshita et al., 2010; Zigmond et al., 2014).

В связи с разными источниками происхождения многие авторы придерживаются следующей номенклатуры макрофагов печени. Название «клетки Купфера» оставлено исключительно за макрофагами, развивающимися из эритромиелоидных источников стенки желточного мешка. Другие авторы называют все макрофаги печени вне зависимости от источников происхождения клетками Купфера. Мы считаем, что первая точка зрения более правильная, так как позволяет подчеркнуть разные источники происхождения макрофагов.

Доля макрофагов костномозгового происхождения в печени млекопитающих сильно варьирует в работах разных авторов. Большая разница в оценке объема популяции макрофагов костномозгового происхождения в печени связана с используемыми маркерами (Ju, Tacke, 2016; Wen et al., 2020). Наиболее точными, на наш взгляд, являются данные, полученные с использованием маркеров Ly6C и CX3CR1 (Chazaud, 2014; Epelman et al., 2014; Gomez Perdiguero et al., 2015; Perdiguero and Geissmann, 2016; Zigmond et al., 2014).

Большинство исследований онтогенеза макрофагов выполнено на лабораторных мышах, у которых макрофаги костномозгового происхождения в постнатальном онтогенезе несут на поверхности белок Ly6C. У клеток Купфера такой маркер отсутствует или экспрессируется на низком уровне (You et al., 2013; Zigmond et al., 2014). У крыс белок Ly6C не выявлен, и для распознания макрофагов костномозгового происхождения используют белковый маркер CX3CR1 (Zigmond et al., 2014). В соответствии с полученными данными объем популяции макрофагов костномозгового происхождения в печени составляет примерно 5% (Chazaud, 2014; Epelman et al., 2014; Gomez Perdiguero et al., 2015; Perdiguero and Geissmann, 2016; Zigmond et al., 2014).

С этим согласуются результаты исследований, в которых показано, что макрофаги печени отличаются друг от друга размером и топографией. Выявлено два вида клеток Купфера: большие, локализующиеся вблизи синусоидных капилляров, и малые, расположенные вокруг центральных вен и портальных трактов. Обе популяции экспрессируют CD68, при этом CD163 экспрессируется на высоком уровне только у больших клеток Купфера (Armbrust and Ramadori, 1996; He et al., 2009). Количество малых макрофагов составляет примерно 8%, что совпадает с количеством макрофагов костномозгового происхождения в печени, экспрессирующих маркер Ly6C (Chazaud, 2014; Zigmond et al., 2014). Исходя из этого, вероятно, популяция малых макрофагов печени является клетками моноцитарного происхождения.

Во многих исследованиях показано, что резидентные макрофаги печени экспрессируют на высоком уровне рецептор маннозы CD206. Однако даже по этому маркеру резидентных макрофагов отмечена гетерогенность. Установлено, что все макрофаги печени можно разделить на две субпопуляции: CD206^low ESAM-популяция (KC1) и минорная CD206^hi ESAM⁺ -популяция (KC2) (Blériot et al., 2021). Клетки субпопуляции KC2 экспрессируют гены, регулирующие метаболизм жирных кислот в норме и при патологических состояниях. При этом именно KC2, экспрессирующие CD36 на высоком уровне, принимают участие в регуляции оксидативного стресса в печени, связанного с ожирением. Стоит отметить, что KC2-субпопуляция клеток Купфера под влиянием IL-2 вызывает активацию CD8⁺ T-лимфоцитов, таким образом, активируя антивирусный иммунитет (De Simone et al., 2021).

Наиболее противоречивые данные получены с использованием маркеров CD11b и CD68. Указанные маркеры широко распространены среди разных типов клеток: определяются у всех лейкоцитов, кроме того, CD68 обнаруживается в эндотелиоцитах и фибробластах (Gottfried et al., 2008). CD11b и CD68 участвуют в адгезии, миграции и фагоцитозе, в связи с чем их экспрессия может быстро изменяться (Gottfried et al., 2008; Sanchez-Madrid et al., 1983; Schittenhelm et al., 2017). С применением маркеров CD11b и CD68, а также маркера F4/80 можно выделить как минимум три субпопуляции F4/80⁺ -макрофагов печени: F4/80⁺ CD11b⁺ , продуцирующие цитокины; F4/80⁺ CD68⁺ , отличающиеся высоким уровнем фагоцитарной активности, а также F4/80⁺ CD11b^– CD68^– субпопуляция с неясными функциями. Предполагается, что CD11b⁺ -макрофаги печени участвуют в противоопухолевом иммунитете (Ikarashi et al., 2013).

В некоторых работах CD11b используют как маркер макрофагов костномозгового происхождения (Kinoshita et al., 2010; Nishiyama et al., 2015). При этом показано, что обе популяции макрофагов печени (клетки Купфера и макрофаги костномозгового происхождения) экспрессируют CD11b, но с различной интенсивностью; костномозговые макрофаги синтезируют CD11b на более высоком уровне (Haldar and Murphy, 2014; Movita et al., 2012).

Одним из самых замечательных открытий в области изучения макрофагов печени последних лет было обнаружение особой популяции, локализованной в капсуле органа (David et al., 2016; Sierro et al., 2017). Авторы исходили из предположения, что клетки Купфера, ассоциированные с синусоидными капиллярами, удаляют патогены, попавшие в кровь, но как печень противостоит распространению патогенов в брюшной полости, оставалось неизученным. Коллектив авторов описал популяцию макрофагов капсулы печени, которые отличаются происхождением и фенотипически от клеток Купфера. Как показали исследования, в капсуле одной печени мыши насчитывается до 300 тыс. макрофагов (David et al., 2016; Sierro et al., 2017). Макрофаги капсулы печени (МКП) развиваются из костномозговых предшественников, морфологически имеют очень длинные отростки. В отличие от других исследований, авторами показано, что МКП экспрессируют F4/80, а также другие маркеры макрофагов, такие как CD64, CSF-1R, CX3CR1 и CD14. При этом CD11c экспрессируется на низком уровне, а CD103 и Tim4 отсутствуют. Главной функцией МКП, как уже отмечалось, является защита печени от микроорганизмов, попавших в брюшную полость (David et al., 2016). Для этого МКП стимулируют миграцию нейтрофилов в печень. Популяция макрофагов капсулы печени экспрессирует CD207, однако такие CD207⁺ -макрофаги были также обнаружены в области центральных вен долек (David et al., 2016; Guilliams et al., 2022).

Одной из недавно описанных популяций макрофагов печени являются макрофаги, ассоциированные с желчными протоками и экспрессирующими маркер Gpnmb⁺ , что делает их сходными с ЛАМ, которые, вероятно, развиваются из рекрутированных моноцитов (Remmerie et al., 2020). ЛАМ менее чувствительны к ЛПС по сравнению с клетками Купфера, что может быть объяснено их локализацией вблизи ветвей портальной вены, по который в печень поступает эндотоксин и вызывает ЛПС-толерантность у ЛАМ (Remmerie et al., 2020). Однако данный вопрос пока мало изучен.

Наиболее гетерогенной популяция макрофагов печени становится при патологических процессах, что связано как с миграцией в печень макрофагов моноцитарного происхождения, так и с изменениями фенотипа резидентных макрофагов.

На модели стеатогепатита у мышей в печени выявлено две большие популяции макрофагов: клетки Купфера, экспрессирующие Clec4f (рецептор лектина С-типа, распознающий десиалилированные гликаны, считается высокоспецифичным белком макрофагов печени), и макрофаги — производные моноцитов, экспрессирующие Lyz2 (лизоцим 2) (Krenkel et al., 2019). При этом популяция макрофагов моноцитарного происхождения, обнаруживаемая в печени при стеатогепатите, также была крайне гетерогенна. Авторы выделяют как минимум три подтипа таких макрофагов: I — с высокой экспрессией Fn1 (фибронектин), Mgst1 (микросомальная глутатион-S-трансфераза 1) и Msrb1 (метионин-R-сульфоксидредуктаза B1); II — с высокой экспрессией Chil1 (хитиназо-3-подобный белок 1); макрофаги III типа характеризовались выраженной экспрессией IL-1β (Krenkel et al., 2019).

В селезенке обнаружено несколько субпопуляций макрофагов, которые специализируются на выполнении различных функций: макрофаги красной пульпы, маргинальной зоны, герминативных центров. В ходе пренатального развития селезенка заселяется несколькими субпопуляциями макрофагов, что соответствует волнам генерации гемопоэтических клеток, а также развитию тех или иных компартментов селезенки. У мышей F4/80⁺ -макрофаги, напоминающие макрофаги красной пульпы селезенки взрослых особей, обнаруживаются уже в пренатальном периоде. Однако достоверно в красной пульпе они обнаруживаются с 14–21-х суток пренатального развития, когда можно четко разделить красную и белую пульпу. Макрофаги маргинальной зоны и металлофильные обнаруживаются только после рождения, на 7–14-е сутки и занимают характерную для них топографию лишь к 21-м суткам; в герминативных центрах макрофаги (так называемые tingible body macrophages) появляются только после прекращения грудного вскармливания (рис. 6-1) (A-Gonzalez et al., 2013; A-Gonzalez and Castrillo, 2018). Функциональная дифференцировка макрофагов селезенки продолжается довольно длительное время в постнатальном периоде. Так, установлено, что функционально зрелыми макрофаги маргинальной зоны у мыши становятся только через 1 мес после рождения (Li et al., 2015).

Макрофаги красной пульпы характеризуются F4/80⁺ VCAM1⁺ CD11b^low фенотипом; как известно, их главной функцией является удаление из кровотока стареющих эритроцитов. В связи с этим у них на высоком уровне экспрессируются скавенджер-рецептор CD163, молекула адгезии VCAM1, транскрипционный фактор SPIC, а также гемоксигеназа-1 (HO-1) и ферропортин (Ganz, 2016). Популяция макрофагов красной пульпы развивается преимущественно в пренатальном периоде с минимальным участием моноцитов в постнатальном периоде. Считается, что источником развития макрофагов красной пульпы являются частично прогениторные клетки стенки желточного мешка, а также гемопоэтические прогениторные клетки дефинитивного гемопоэза, дифференцирующиеся в печени (Lavin et al., 2015). Однако при деплеции данной популяции в постнатальном периоде она может быть замещена макрофагами моноцитарного происхождения, которые приобретают фенотип F4/80⁺ VCAM1⁺ (Schulz et al., 2012). Точные источники развития макрофагов красной пульпы до конца не изучены.

Ключевое значение в формировании фенотипа и специфической транскрипционной программы макрофагов красной пульпы имеет фагоцитоз стареющих эритроцитов. Показано, что гем поглощенных эритроцитов стимулирует экспрессию транскрипционного фактора SPIC, который вызывает повышение экспрессии VCAM-1. При этом синтез HO-1 и ферропортина напрямую стимулируется гемом (Delaby et al., 2008).

Помимо удаления стареющих эритроцитов, макрофагам красной пульпы, видимо, свойственно участие в воспалении и иммунной защите. В ответ на инфекцию Plasmodium chabaudi макрофаги красной пульпы секретировали большое количество интерферона I (Kim et al., 2012), также показана in vitro способность данной популяции макрофагов стимулировать дифференцировку CD4⁺ -лимфоцитов в направлении Т-регуляторных клеток (Kurotaki et al., 2011).

Для герминативных центров лимфоидных узелков характерно наличие макрофагов с фенотипом F4/80^neg CD68⁺ . Экспрессия маркера CD68, ассоциированного с лизосомами аппаратом клетки, а также Mertk, Timd4 и CD36 указывает на выраженную активность фагоцитоза у данной популяции макрофагов (Den Haan and Kraal, 2012), что подтверждается наличием в них фагоцитированных апоптотических клеток, В-лимфоцитов (в том числе аутореактивных). Функция макрофагов герминативных центров лимфоидных узелков селезенки сходна с таковой в лимфатических узлах (De Silva, Klein, 2015). Установлено, что постоянное поглощение макрофагами гибнущих от апоптоза клеток приводит к стимуляции экспрессии скавенджер-рецепторов, а также связанных с ним белков Mertk, Gas6 и CD36 (A-Gonzalez et al., 2009). Таким образом, постоянное поглощение апоптотических и аутореактивных В-лимфоцитов поддерживает функциональную активность макрофагов герминативных центров, что обеспечивает, в свою очередь, правильное течение реакций гуморального иммунитета.

В маргинальной зоне белой пульпы локализуется две субпопуляции макрофагов: CD169⁺ -металлофильные макрофаги и собственно макрофаги маргинальной зоны, выполняющие иммунные функции. Обе популяции макрофагов участвуют в удалении из крови бактерий, таких как менингококки, Campylobacter jejuni , Streptococus pneumoniae (Heikema et al., 2010; Jones et al., 2003; Kang et al., 2004), а также протистов типа Leishmania donovani (Gorak et al., 2006).

Функциональные различия двух популяций макрофагов маргинальной зоны являются предметом научных дискуссий (Gordon et al., 2015). Сложность изучения макрофагов маргинальной зоны связана с их относительной малочисленностью, тесными контактами с эндотелиоцитами и стромальными клетками, а также специфическим иммунофенотипом. Для металлофильных макрофагов маргинальной зоны характерными маркером является белок CD169, относящийся к классу лектинов 1 (SIGLEC1). Для собственно макрофагов маргинальной зоны характерна экспрессия белка SIGNR1, относящегося к лектинам класса C. Использование этих белков для выделения макрофагов из селезенки осложняется тем, что при пробоподготовке данные лектины быстро интернализируются (A-Gonzalez and Castrillo, 2018).

В ряде работ показаны различные функции CD169⁺ -металлофильных макрофагов маргинальной зоны. Установлено, что данная субпопуляция макрофагов участвует в удалении и разрушении ряда вирусов (Vanderheijden et al., 2003), также продемонстрирована их способность выполнять функцию антигенной презентации (Backer et al., 2010). Помимо участия в иммунной защите, металлофильные макрофаги маргинальной зоны участвуют в поддержании ее цитоархитектоники. Предполагается, что B-лимфоциты секретируют лимфотоксины LTαβ, и это необходимо для формирования маргинальной зоны (Nolte et al., 2004). При этом сами B-лимфоциты мигрируют в маргинальную зону под влиянием оксистеролов, вырабатываемых, видимо, металлофильными макрофагами маргинальной зоны (Liu et al., 2011).

Металлофильные макрофаги маргинальной зоны находятся в тесном взаимодействии с MadCAM1⁺ -эндотелиальными клетками маргинальных синусов, при этом удаление соответствующей субпопуляции макрофагов из селезенки приводит к нарушению ее компартментализации и дезорганизации лимфоидных узелков (Tumanov et al., 2003), в других исследованиях подобного эффекта не обнаружено (A-Gonzalez et al., 2013).

Характерным маркером собственно макрофагов маргинальной зоны является лектин SIGNR1. Помимо его прямой функции по связыванию полисахаридов бактериальной стенки, данный белок необходим для взаимодействия макрофагов с B-лимфоцитами маргинальной зоны. В условиях отсутствия B-лимфоцитов в маргинальной зоне у макрофагов наблюдается снижение уровня SIGNR1, и наоборот, при отсутствии SIGNR1 нарушена миграция B-лимфоцитов в маргинальную зону (You et al., 2011). Скавенджер-рецептор MARCO является другим характерным маркером макрофагов маргинальной зоны, также участвует в поддержке правильного позиционирования B-лимфоцитов в маргинальной зоне (Karlsson et al., 2003).

В отсутствие макрофагов маргинальной зоны их функции по удалению патогенов, попавших в кровь, по большей части выполняют макрофаги красной пульпы селезенки. Однако, несмотря на вроде бы успешное замещение функции одних клеток другими, у таких животных оказался сниженным уровень IgM (A-Gonzalez et al., 2013).

Помимо антибактериальной функции, макрофаги маргинальной зоны селезенки участвуют в поддержании толерантности организма относительно белков, ассоциированных с гибнущими клетками. Данная функция осуществляется путем постоянного поглощения стареющих эритроцитов крови (McGaha et al., 2011; Mcgaha and Karlsson, 2016). Таким образом, маргинальные макрофаги, как и макрофаги герминативных центров, препятствуют развитию аутоиммунных процессов сходным образом, поглощая нежелательные белки или аутореактивные B-клетки. Вероятно, разная природа фагоцитируемых клеток приводит к активации разных транскрипционных программ и формированию гетерогенной популяции макрофагов селезенки (A-Gonzalez et al., 2017).

Как уже отмечалось, для макрофагов красной пульпы характерна экспрессия транскрипционных факторов SPIC и IRF8, а для макрофагов маргинальной зоны — LXRα (A-Gonzalez et al., 2013; Kohyama et al., 2008; Yamamoto et al., 2011).

SPIC был первым идентифицированным транскрипционным фактором, необходимым для поддержания идентичности макрофагов красной пульпы. Подавление экспрессии гена данного транскрипционного фактора приводило к резкому уменьшению числа макрофагов красной пульпы селезенки (Schneider et al., 2014). Экспрессия SPIC контролируется поглощаемым гемом (Haldar et al., 2014).

Роль транскрипционных факторов IRF4 и IRF8 продемонстрирована в развитии многих клеток миелоидного ряда, в том числе и для макрофагов красной пульпы селезенки. Подавление экспрессии генов данных факторов приводит к резкому уменьшению числа макрофагов соответствующей субпопуляции (Yamamoto et al., 2011).

Технические сложности в изучении макрофагов маргинальной зоны уже были отмечены ранее. Несмотря на это, с помощью современных методов визуализации были получены некоторые данные о молекулярных механизмах, которые регулируют функции и поддерживают численность макрофагов маргинальной зоны селезенки. Показана ключевая роль LTα-, LTβ-/LTβR-сигналинга в данном процессе (Tumanov et al., 2003).

В настоящее время выявлен только один транскрипционный фактор, участвующий в поддержании идентичности макрофагов маргинальной зоны селезенки — LXRα. При подавлении его экспрессии происходит исчезновение обеих популяций макрофагов маргинальной зоны селезенки, при этом сохраняются макрофаги красной пульпы и герминативных центров узелков. Трансплантация моноцитов с сохраненными генами LXR α приводит к восстановлению популяции маргинальной зоны у животных с нокаутом этого гена (A-Gonzalez et al., 2013). Полученные данные, помимо молекулярных механизмов поддержания популяции макрофагов маргинальной зоны, также указывают на возможные источники развития данных клеток, то есть на красный костный мозг. Вероятно, LXRα в трансплантированных моноцитах индуцируется под влиянием оксистерола (Hannedouche et al., 2011).

Таким образом, в селезенке млекопитающих обнаружено несколько функционально различающихся субпопуляций макрофагов. Взаимодействие макрофагов селезенки друг с другом, а также с клеточным микроокружением необходимо для поддержания цитоархитектоники селезенки, а также выполнения ее необходимых функций. Особыми функциями макрофагов селезенки являются участие в утилизации гема и метаболизме железа, что их сближает с клетками Купфера, а также в обеспечении толерантности иммунной системы организма относительно антигенов, ассоциированных с гибнущими клетками, и в удалении аутореактивных B-лимфоцитов. Предполагается, что именно фагоцитоз разных по происхождению клеток собственного организма является одним из ключевых факторов, поддерживающих активность характерной для каждой субпопуляции макрофагов транскрипционной программы. Однако в данном направлении необходимы дальнейшие исследования.

Список литературы

A-Gonzalez N., Bensinger S.J., Hong C. et al. Apoptotic cells promote their own clearance and immune tolerance through activation of the nuclear receptor LXR // Immunity. 2009. Vol. 31. P. 245–258. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2009.06.018.

A-Gonzalez N., Castrillo A. Origin and specialization of splenic macrophages // Cell. Immunol. 2018. Vol. 330. P. 151–158. DOI: 10.1016/J.CELLIMM.2018.05.005.

A-Gonzalez N., Guillen J.A., Gallardo G. et al. The nuclear receptor LXRα controls the functional specialization of splenic macrophages // Nat. Immunol. 2013. Vol. 14. P. 831–839. DOI: 10.1038/NI.2622.

A-Gonzalez N., Quintana J.A., García-Silva S. et al. Phagocytosis imprints heterogeneity in tissue-resident macrophages // J. Exp. Med. 2017. Vol. 214. P. 1281–1296. DOI: 10.1084/JEM.20161375.

Backer R., Schwandt T., Greuter M. et al. Effective collaboration between marginal metallophilic macrophages and CD8+ dendritic cells in the generation of cytotoxic T cells // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010. Vol. 107. P. 216–221. DOI: 10.1073/PNAS.0909541107/SUPPL_FILE/PNAS.200909541SI.PDF.

De Silva N.S., Klein U. Dynamics of B cells in germinal centres // Nat. Rev. Immunol. 2015. Vol. 15. P. 137–148. DOI: 10.1038/NRI3804.

Delaby C., Pilard N., Puy H., Canonne-Hergaux F. Sequential regulation of ferroportin expression after erythrophagocytosis in murine macrophages: early mRNA induction by haem, followed by iron-dependent protein expression // Biochem. J. 2008. Vol. 411. P. 123–131. DOI: 10.1042/BJ20071474.

Den Haan J.M.M., Kraal G. Innate immune functions of macrophage subpopulations in the spleen // J. Innate Immun. 2012. Vol. 4. P. 437–445. DOI: 10.1159/000335216.

Ganz T. Macrophages and iron metabolism // Microbiol. Spectr. 2016. P. 4. DOI: 10.1128/MICROBIOLSPEC.MCHD-0037-2016.

Gorak P.M.A., Engwerda C.R., Kaye P.M. Dendritic cells, but not macrophages, produce IL-12 immediately following Leishmania donovani infection // Eur. J. Immunol. 2006. Vol. 28. P. 687–695. DOI: 10.1002/(SICI)1521-4141(199802)28:02.

Gordon S., Plüddemann A., Mukhopadhyay S. Sinusoidal immunity: macrophages at the lymphohematopoietic interface cold // Spring Harb. Perspect. Biol. 2015. Vol. 7. P. a016378. DOI: 10.1101/CSHPERSPECT.A016378.

Haldar M., Kohyama M., So A.Y.L. et al. Heme-mediated SPI-C induction promotes monocyte differentiation into iron-recycling macrophages // Cell. 2014. Vol. 156. P. 1223–1234. DOI: 10.1016/J.CELL.2014.01.069.

Hannedouche S., Zhang J., Yi T. et al. Oxysterols direct immune cell migration via EBI2 // Nat. 2011. Vol. 4757357, N. 475. P. 524–527. DOI: 10.1038/nature10280.

Heikema A.P., Bergman M.P., Richards H. et al. Characterization of the specific interaction between sialoadhesin and sialylated Campylobacter jejuni lipooligosaccharides // Infect. Immun. 2010. Vol. 78. P. 3237–3246. DOI: 10.1128/IAI.01273-09/SUPPL_FILE/SUPPLEMENTARY_DATA.PDF.

Jones C., Virji M., Crocker P.R. Recognition of sialylated meningococcal lipopolysaccharide by siglecs expressed on myeloid cells leads to enhanced bacterial uptake // Mol. Microbiol. 2003. Vol. 49. P. 1213–1225. DOI: 10.1046/J.1365-2958.2003.03634.X.

Kang Y.S., Kim J.Y., Bruening S.A. et al. The C-type lectin SIGN-R1 mediates uptake of the capsular polysaccharide of Streptococcus pneumoniae in the marginal zone of mouse spleen // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004. Vol. 101. P. 215–220. DOI: 10.1073/PNAS.0307124101/SUPPL_FILE/7124FIG6.JPG.

Karlsson M.C.I., Guinamard R., Bolland S. et al. Macrophages control the retention and trafficking of B lymphocytes in the splenic marginal zone // J. Exp. Med. 2003. Vol. 198. P. 333–340. DOI: 10.1084/JEM.20030684.

Kim C.C., Nelson C.S., Wilson E.B. et al. Splenic red pulp macrophages produce type I interferons as early sentinels of malaria infection but are dispensable for control // PLoS One. 2012. P. 7. DOI: 10.1371/JOURNAL.PONE.0048126.

Kohyama M., Ise W., Edelson B.T. et al. Role for Spi-C in the development of red pulp macrophages and splenic iron homeostasis // Nat. 2008. Vol. 4577227, N. 457. P. 318–321. DOI: 10.1038/nature07472.

Kurotaki D., Kon S., Bae K. et al. CSF-1-dependent red pulp macrophages regulate CD4 T cell responses // J. Immunol. 2011. Vol. 186. P. 2229–2237. DOI: 10.4049/JIMMUNOL.1001345.

Lavin Y., Mortha A., Rahman A., Merad M. Regulation of macrophage development and function in peripheral tissues // Nat. Rev. Immunol. 2015. DOI: 10.1038/nri3920.

Li H., Fu Y.X., Wu Q. et al. Interferon-induced mechanosensing defects impede apoptotic cell clearance in lupus // J. Clin. Invest. 2015. Vol. 125. P. 2877–2890. DOI: 10.1172/JCI81059.

Liu C., Yang X. V., Wu J. et al. Oxysterols direct B-cell migration through EBI2 // Nat. 2011. Vol. 4757357, N. 475. P. 519–523. DOI: 10.1038/nature10226.

McGaha T.L., Chen Y., Ravishankar B. et al. Marginal zone macrophages suppress innate and adaptive immunity to apoptotic cells in the spleen // Blood. 2011. Vol. 117. P. 5403–5412. DOI: 10.1182/BLOOD-2010-11-320028.

Mcgaha T.L., Karlsson M.C.I. Apoptotic cell responses in the splenic marginal zone: a paradigm for immunologic reactions to apoptotic antigens with implications for autoimmunity // Immunol. Rev. 2016. Vol. 269. P. 26–43. DOI: 10.1111/IMR.12382.

Nolte M.A., Arens R., Kraus M. et al. B Cells are crucial for both development and maintenance of the splenic marginal zone // J. Immunol. 2004. Vol. 172. P. 3620–3627. DOI: 10.4049/JIMMUNOL.172.6.3620.

Schneider C., Nobs S.P., Kurrer M. et al. Induction of the nuclear receptor PPAR-γ by the cytokine GM-CSF is critical for the differentiation of fetal monocytes into alveolar macrophages // Nat. Immunol. 2014. Vol. 1511, N. 15. P. 1026–1037. DOI: 10.1038/ni.3005.

Schulz C., Perdiguero E.G., Chorro L. et al. A lineage of myeloid cells independent of myb and hematopoietic stem cells // Science. 2012.Vol. 335. P. 86–90. DOI: 10.1126/SCIENCE.1219179/SUPPL_FILE/SCHULZGOMEZ1219179.AVI.

Tumanov A.V., Grivennikov S.I., Shakhov A.N. et al. Dissecting the role of lymphotoxin in lymphoid organs by conditional targeting // Immunol. Rev. 2003. Vol. 195. P. 106–116. DOI: 10.1034/J.1600-065X.2003.00071.X.

Vanderheijden N., Delputte P.L., Favoreel H.W. et al. Involvement of Sialoadhesin in Entry of Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus into Porcine Alveolar Macrophages // J. Virol. 2003. Vol. 77. P. 8207–8215. DOI: 10.1128/JVI.77.15.8207-8215.2003/ASSET/9B1DF2DB-40D4-40C4-9016-EE088023DC97/ASSETS/GRAPHIC/JV1530119005.JPEG.

Yamamoto M., Kato T., Hotta C. et al. Shared and distinct functions of the transcription factors IRF4 and IRF8 in myeloid cell development // PLoS One. 2011. Vol. 6. P. e25812. DOI: 10.1371/JOURNAL.PONE.0025812.

You Y., Myers R.C., Freeberg L. et al. Marginal zone B cells regulate antigen capture by marginal zone macrophages // J. Immunol. 2011. Vol. 186. P. 2172–2181. DOI: 10.4049/JIMMUNOL.1002106.

Альвеолярные макрофаги являются одной из самых многочисленных популяций резидентных макрофагов млекопитающих, которым принадлежит значительная роль в поддержании функционирования легких как в норме, так и в патологии (Kulikauskaite and Wack, 2020). Учитывая объем популяции, множество исследований моноцитарно-макрофагальной системы млекопитающих было выполнено с привлечением альвеолярных макрофагов. В связи с этим различные данные, касающиеся развития, пролиферации, клеточной гибели и миграции, приводятся и в других главах книги.

В последнее десятилетие достигнуты значительные успехи в понимании механизмов формирования и функционирования системы резидентных макрофагов млекопитающих. Установлено, что большинство популяций резидентных макрофагов (микроглия, клетки Купфера, альвеолярные макрофаги) образовались в пренатальном периоде. ЦНС, печень, легкие в нормальных условиях практически оказались «закрытыми» для моноцитарных предшественников макрофагов, которые образовались в красном костном мозге. Другие органы, такие как дерма кожи, слизистые оболочки пищеварительного тракта, в некоторой степени сердце, остались открытыми для миграции моноцитов (Epelman et al., 2014; Gomez Perdiguero et al., 2015; Hoeffel et al., 2015).

Совокупность макрофагов легких представляет собой гетерогенную популяцию клеток. Наиболее простой способ классифицировать всю популяцию — разделить макрофаги в зависимости от их локализации: макрофаги, ассоциированные с респираторной частью легких (например, альвеолярные макрофаги), а также макрофаги, локализованные в интерстиции легких (рис. 7-1) (Bain and MacDonald, 2022). Относительно источников развития наиболее изучены альвеолярные макрофаги. В соответствии с некоторыми данными, альвеолярные макрофаги развиваются из ЭМП стенки желточного мешка (Epelman et al., 2014; Gomez Perdiguero et al., 2015), по другим — из второй порции ЭМП, которые заселяют печень, дают начало фетальным моноцитам, дифференцирующимся в резидентные макрофаги легких (Hoeffel et al., 2015; Hoeffel and Ginhoux, 2018).

При этом, если следовать модели Hoeffel и Ginhoux (2015), в развивающихся легких, вероятно, изначально присутствует две популяции макрофагов: производные первой порции ЭМП желточного мешка и макрофаги, дифференцирующиеся из фетальных моноцитов, формирующиеся в печени из второй порции ЭМП. По мере пренатального развития макрофаги, берущие начало из предшественников стенки желточного мешка, практически полностью исчезают, и преобладающей становится вторая популяция макрофагов, которые также имеют эмбриональное происхождение, но другой источник развития. Далее в постнатальном развитии в зависимости от наличия или отсутствия воспалительных процессов в легких, в поддержании численности популяции макрофагов легких могут принимать участие мигрирующие моноциты костномозгового происхождения (рис. 7-2) (Bain and MacDonald, 2022; Tan and Krasnow, 2016).

Считается, что примерно сходная динамика развития характерна и для интерстициальных макрофагов легких. Сначала появляются макрофаги — производные эритромиелоидных прогениторных клеток стенки желточного мешка, затем они практически полностью замещаются макрофагами, развивающимися из фетальных моноцитов печени, и далее в постнатальном периоде среди интерстициальных макрофагов появляются клетки костномозгового происхождения (Gomez Perdiguero et al., 2015; Tan and Krasnow, 2016).

В нормальных условиях альвеолярные макрофаги характеризуются следующим иммунофенотипом: экспрессируют D11c, SiglecF, MARCO и CD169 (Siglec1; сиалоадгезин) и не экспрессируют CD11b (Bharat et al., 2016; Gibbings et al., 2017). Альвеолярные макрофаги человека характеризуются сходным иммунофенотипом (Bharat et al., 2016; Leach et al., 2020). Относительно маркера CD163 у человека можно выделить две субпопуляции альвеолярных макрофагов, CD163^hi наиболее многочисленны в бронхоассоциированной лимфоидной ткани (Bharat et al., 2016).

Напротив, макрофаги интерстиция экспрессируют CD11b, при этом они отрицательны по SiglecF. Считают, что на основании маркеров MHC-II (HLA-DR), Lyve-1 (рецептор гиалуроновой кислоты) и/или CD36 (скавенджер рецептор класса В) можно различить несколько субпопуляций интерстициальных макрофагов (Bharat et al., 2016; Gibbings et al., 2017). Кроме того, выделяют две субпопуляции интерстициальных макрофагов относительно CD206 (Chakarov et al., 2019; Schyns et al., 2019). CD206^– -интерстициальные макрофаги легких экспрессируют MHC-II, а также CD169 и локализованы поблизости от альвеол и нервов, в то время как CD206⁺ MHC-II^– больше ассоциированы с бронхами и располагаются периваскулярно (Chakarov et al., 2019; Schyns et al., 2019; Ural et al., 2020).

Популяция интерстициальных макрофагов значительно хуже изучена по сравнению с альвеолярными макрофагами. Обе популяции макрофагов экспрессируют маркеры как М1-, так и М2-макрофагов, что говорит о невозможности использования М1/М2-номенклатуры относительно состояния органных макрофагов в нормальных условиях (Svedberg et al., 2019).

В настоящее время факторами, определяющими формирование характерных свойств альвеолярных макрофагов в пренатальном периоде, являются TGFβTGFβ, влияющие аутокринно и вызывающие экспрессию в макрофагах PPAR-γ, а также GM-CSF, выделяемый эпителиоцитами и макрофагами (Gschwend et al., 2021; Schneider et al., 2014; Yu et al., 2017). Сходные механизмы обеспечивают дифференцировку рекрутируемых макрофагов моноцитарного происхождения в направлении фенотипа, сходного с резидентными альвеолярными макрофагами. GM-CSF индуцирует в альвеолярных макрофагах экспрессию PU.1, необходимого для поддержания способности к катаболизму сурфактанта (Shibata et al., 2001). Экспрессируемый в макрофагах PPAR-γ, видимо, активирует программу, сходную с адипоцитами и необходимую для поддержания баланса сурфактанта и удаления липидов, постоянно синтезируемых альвеолоцитами 2-го типа (Ma et al., 2018).

Важным компонентом в поддержании активности макрофагов является их метаболизм. Считается, что в провоспалительных макрофагах преобладают гликолитические процессы, а в противовоспалительных — окисилительное фосфорилирование (Huang et al., 2016). Вероятно, особый ареактивный или малореактивный фенотип альвеолярных макрофагов, необходимый для регулирования баланса сурфактанта, определяется низкой концентрацией глюкозы в легких, а также низкой чувствительностью альвеолярных макрофагов к IL-4, медиатору противовоспалительного фенотипа (Garnett et al., 2012; Svedberg et al., 2019).

Механизмы поддержания идентичности интерстициальных макрофагов изучены значительно хуже. Известно, что поддержание функциональной активности данной популяции макрофагов опосредовано CSF1R (Ural et al., 2020). Помимо этого, отмечена роль Wnt-сигналинга с участием Rspondin3, выделяемого эндотелием, в регуляции метаболического профиля интерстициальных макрофагов (Zhou et al., 2020), а также тесная связь с межклеточным матриксом. Взаимодействие с коллагеном посредством рецептора LAIR1 оказывает влияние на экспрессию CSF1R (Keerthivasan et al., 2021).

Популяции альвеолярных и интерстициальных макрофагов, как и другие резидентные макрофаги, способны к пролиферации (Hashimoto et al., 2013). Известно, что основными факторами, индуцирующими пролиферацию макрофагов, являются IL-4 и M-CSF, причем это касается как резидентных макрофагов, так и производных моноцитов (Hashimoto et al., 2013; Jenkins et al., 2013). Причины недостаточности локальной пролиферации альвеолярных и интерстициальных макрофагов для восполнения численности популяции остаются неясными. Вероятно, что для некоторых популяций макрофагов, например перитонеальных, рекрутируемые макрофаги моноцитарного происхождения обладают более выраженными пролиферативными потенциями (Bain et al., 2016), в других случаях, например в печени, наоборот, эмбриональные макрофаги пролиферируют активнее (Bonnardel et al., 2019; Guilliams et al., 2020).

Альвеолярным макрофагам присущ широкий спектр функций. Как и все макрофаги, альвеолярные представляют собой первую линию защиты организма от инфекционных патогенов (Arredouani et al., 2004; Preston et al., 2019). Несмотря на это, для избегания избыточной воспалительной реакции альвеолярные макрофаги поддерживаются в состоянии низкой чувствительности к факторам активации (Hussell and Bell, 2014). Для нормального функционирования ключевым является двустороннее взаимодействие альвеолярных макрофагов с эпителиальной выстилкой альвеол, преимущественно это осуществляется в рамках двух уже упоминавшихся осей: GM-CSF/GM-CSFR и TGFβ/TGF-βR (Bain and MacDonald, 2022). В нормальных условиях функция альвеолярных макрофагов заключается преимущественно в регуляции обмена липидов в рамках поддержания состояния сурфактанта (Schneider et al., 2014). При нарушении GM-CSF/GM-CSFR оси взаимодействия альвеолоцитов 2-го типа с альвеолярными макрофагами у человека и мышей развивается легочный альвеолярный протеиноз (Kitamura et al., 1999). Также отмечена важная роль альвеолярных макрофагов в удалении стареющих и погибающих клеток (Schneider et al., 2014). Выделяемые альвеолярными макрофагами цитокины, такие как IL-10 и TGFβ, регулируют функции эпителия, влияя на ионные каналы (Peters et al., 2014). Нарушение TGFβ/TGF-βR оси между эпителиальными клетками и альвеолярными макрофагами приводит к развитию эмфиземы за счет чрезмерной продукции MMP12 макрофагами (Morris et al., 2003), а также к снижению экспрессии у макрофагов GM-CSFR (Yu et al., 2017) и чрезмерной продукции ими провоспалительных цитокинов (Branchett et al., 2021). Помимо этих основных регуляторных сигнальных осей, показано, что фибронектин, выделяемый макрофагами, влияет на пролиферацию эпителия (Han and Roman, 2006), а микровезикулы, содержащие SOCS-1 и -3, снижают чувствительность к TLR-лигандам у эпителия (Bourdonnay et al., 2015; Draijer et al., 2020).

Функции интерстициальных макрофагов легких по сравнению с альвеолярными изучены значительно хуже (Schyns et al., 2018). Предполагается, что они являются второй линией защиты, если пройден эпителиальный барьер и альвеолярные макрофаги (Schyns et al., 2019). Показано, что интерстициальные макрофаги констуитивно продуцируют IL-10, синтез которого еще усиливается под влиянием бактериальной инфекции, и это говорит об их противовоспалительной функции. Секретируемый IL-10 может также влиять на Т_рег опосредованно через дендритные клетки (Bedoret et al., 2009); у мышей, нокаутных по гену Il10 , возрастает вероятность развития астмы (Ren et al., 2021). Учитывая, что интерстициальные макрофаги легких синтезируют PDGF, они могут участвовать в регуляции функций фибробластов и эпителия легких (Brody et al., 1992). Как уже отмечалось, интерстициальные макрофаги могут быть локализованы вблизи нервных волокон или сосудов, в связи с этим нельзя исключить роль этих субпопуляций в регуляции васкуляризации и иннервации легких, что было обнаружено на примере макрофагов слизистой тонкого кишечника (De Schepper et al., 2018).

При повреждении легких популяция альвеолярных макрофагов становится еще более гетерогенной. В ответ на повреждение легких, как и многих других органов, отмечается уменьшение численности резидентных макрофагов, видимо, в результате феномена «защитного суицида». Такая реакция популяции резидентных макрофагов часто называется «реакцией исчезновения макрофагов», она характерна для альвеолярных, а также перитонеальных макрофагов (Bain and MacDonald, 2022). Считается, что интерстициальные макрофаги восполняют численность за счет миграции моноцитов, в то время как клеточные механизмы восполнения популяции альвеолярных макрофагов зависят от природы наносимого повреждения и могут осуществляться за счет как миграции моноцитов, так и пролиферации резидентных макрофагов (Bain, MacDonald, 2022). В связи с миграцией моноцитов в популяции макрофагов легких появляются клетки, отличающиеся от собственно резидентных макрофагов по происхождению, а также свойствами. Например, «новые» альвеолярные макрофаги моноцитарного происхождения более пластичные, более чувствительны к факторам активации и др. (Guilliams, Svedberg, 2021; Kulikauskaite, Wack, 2020).

До недавнего времени с применением иммуногистохимических маркеров четко различить резидентные альвеолярные макрофаги и макрофаги, развивающиеся из костномозговых предшественников, было крайне трудно. В настоящее время с помощью разнополой трансплантации, а также отслеживания HLA-антигена установлено, что вследствие постоянного воздействия поллютантов воздуха и инфекций популяция альвеолярных макрофагов у человека представлена как истинными альвеолярными макрофагами эмбрионального происхождения, так и клетками, развивающимися из костномозговых предшественников (Byrne et al., 2020). У лабораторных животных, выращенных в гнотобиотической среде, популяция альвеолярных макрофагов является практически полностью самоподдерживающейся и не требует участия костномозгового кроветворения (Hashimoto et al., 2013; Kulikauskaite, Wack, 2020). Таким образом, выраженность участия макрофагов костномозгового происхождения в поддержании численности альвеолярных макрофагов зависит от природы наносимого повреждения, тяжести повреждения, а также уровня деплеции популяции резидентных макрофагов (Hashimoto et al., 2013).

В настоящее время продолжается изучение разницы в особенностях функционирования альвеолярных макрофагов эмбрионального и костномозгового происхождения. На модели инфекции вирусом гриппа А показано, что после перенесенного заболевания популяция альвеолярных макрофагов представлена клетками разного происхождения. По иммунофенотипу две популяции альвеолярных макрофагов не различались, однако обнаруживалась разница в профиле экспрессии генов и функциональным особенностям. Так, рекрутированные макрофаги оставались длительное время (примерно 1 мес) более чувствительными к бактериальным агонистам толл-подобных рецепторов TLR. В связи с этим продукция IL-6 в ответ на стимуляцию осуществлялась исключительно макрофагами моноцитарного происхождения, а не резидентными альвеолярными макрофагами (Hashimoto et al., 2013). В другом исследовании получены сходные результаты. В ответ на воспалительные стимулы активация сигнальных путей, связанных с IL-6, отмечалась только в макрофагах моноцитарного происхождения, а также в сходных с ними интерстициальных макрофагах (Sajti et al., 2020).

В ходе инфекции вирусом гриппа отмечена гибель резидентных макрофагов и уменьшение численности данной популяции с 3-го по 9-й день поражения (Ghoneim et al., 2013). В данный период наблюдается миграция в легкие моноцитов и их дифференцировка в макрофаги, которые даже через месяцы оставались более чувствительными к бактериальным факторам активации по сравнению с истинными резидентными альвеолярными макрофагами. Вирусная инфекция практически не изменяла чувствительность истинных альвеолярных макрофагов к бактериальным факторам активации (Aegerter et al., 2020). Также установлено, что альвеолярные макрофаги костномозгового происхождения обладают способностью препятствовать развитию бронхиальной астмы в ответ на воздействие домашней пыли за счет подавления способности дендритных клеток активировать Th2-ответ (Machiels et al., 2017).

Появление в легких альвеолярных макрофагов костномозгового происхождения имеет и отрицательные стороны. На модели фиброза легких, вызванного воздействием блеомицина, установлено, что альвеолярные макрофаги именно костномозгового происхождения экспрессируют набор генов профибротических факторов (включая PDGF A), при этом резидентные альвеолярные макрофаги, по всей видимости, мало связаны с развитием фиброза (Joshi et al., 2020). Удаление CD11b^hi макрофагов костномозгового происхождения приводило к уменьшению выраженности фибротического процесса (McCubbrey et al., 2018; Misharin et al., 2017). С чем связано формирование профибротического фенотипа у рекрутируемых моноцитов и дифференцирующихся из них макрофагов только предстоит установить (Byrne et al., 2016). В настоящее время показано, что блок Notch-сигналинга в рекрутированных макрофагах приводит к снижению секреции ими одного из главных профиброгенных факторов и, как следствие, отложению коллагена TGFβ и аморфного вещества в легких (Zhang et al., 2020).

Данные о более выраженной реактивности макрофагов моноцитарного происхождения по сравнению с резидентными альвеолярными макрофагами нуждаются в дальнейших исследованиях. Не исключено, что во время повреждения легких вирусами или другими агентами моноциты крови либо их предшественники в красном костном мозге подвергались воздействию факторов воспаления, в связи с чем моноциты достигали легких уже частично активированными, что могло повлиять на результаты по изучению их чувствительности (Kulikauskaite, Wack, 2020). Этому есть некоторые подтверждения. Показано, что вакцинация против бациллы Кальметта–Герена (БЦЖ) может приводить к активации антивирусного иммунитета за счет изменения в моноцитах и их предшественников в красном костном мозге (Arts et al., 2018; Cirovic et al., 2020). Кроме того, IFN и IL-12, выделяемые при респираторной вирусной инфекции, могут вызывать изменения свойств лейкоцитов, в том числе моноцитов, красного костного мозга (Askenase et al., 2015; Hermesh et al., 2010).

С другой стороны, в нашей работе получены данные о более высокой экспрессии генов толл-подобных рецепторов Tlr 2–8 у моноцитов по сравнению с клетками Купфера в норме, что также согласовывалось с более высокой чувствительностью макрофагов моноцитарного происхождения к ЛПС (Elchaninov et al., 2020; Lokhonina et al., 2019; Lokhonina et al., 2019).

Другим объяснением полученных данных может быть характер модели деплеции резидентных альвеолярных макрофагов. В модели вирусного повреждения воспалительные сигналы от поврежденных клеток легких поддерживают провоспалительную гиперреактивность рекрутированных моноцитов и дифференцирующихся из них макрофагов длительное время. В то же время если использовать модель стерильной деплеции альвеолярных макрофагов, например с помощью клодроната или мышей, дефицитных по GM-CSFR, то микроокружение легких будет способствовать более быстрой дифференцировке мигрирующих моноцитов в направлении макрофагов с фенотипом, сходным с резидентными альвеолярными макрофагами эмбрионального происхождения, чему найдены некоторые подтверждения (van de Laar et al., 2016). При этом даже на моделях с выраженным воспалительными явлениями спустя длительное время (2 мес) рекрутированные макрофаги постепенно становились более похожими на изначальные альвеолярные макрофаги (Aegerter et al., 2020). Считается, что для того чтобы у рекрутированных макрофагов сформировался фенотип, сходный с резидентными альвеолярными макрофагами, необходимы те же факторы, что действуют и в ходе пренатального развития, то есть GM-CSF и TGFβ (Schneider et al., 2014; Yu et al., 2017).

Таким образом, популяция макрофагов легких крайне гетерогенна как в отношении локализации макрофагов, так и их происхождения и выполняемых функций. В связи с относительной легкостью получения для исследований альвеолярных макрофагов с помощью бронхолегочного лаважа они изучены значительно лучше по сравнению с популяцией интерстициальных макрофагов. Полученные данные свидетельствуют о том, что в постнатальном периоде происходит замещение макрофагов эмбрионального происхождения на производные моноцитов, развивающихся в костном мозге. Выраженность такой замены зависит от многих причин, в том числе от вида и тяжести повреждения, наносимого легким. Учитывая, что именно рекрутированные макрофаги часто оказываются ведущими агентами в развитии той или иной легочной патологии, дальнейшие исследования необходимо направить на изучение механизмов регуляции фенотипа мигрировавших макрофагов и приведение его к фенотипу, сходному с таковым у изначальных резидентных макрофагов легких.

Список литературы

Aegerter H., Kulikauskaite J., Crotta S. et al. Influenza-induced monocyte-derived alveolar macrophages confer prolonged antibacterial protection // Nat. Immunol. 2020. Vol. 212, N. 21. P. 145–157. DOI: 10.1038/s41590-019-0568-x.

Arredouani M., Yang Z., Ning Y.Y. et al. The Scavenger receptor MARCO is required for lung defense against pneumococcal pneumonia and inhaled particles // J. Exp. Med. 2004. Vol. 200. P. 267–272. DOI: 10.1084/JEM.20040731.

Arts R.J.W., Moorlag S.J.C.F.M., Novakovic B. et al. BCG Vaccination protects against experimental viral infection in humans through the induction of cytokines associated with trained immunity // Cell Host. Microbe. 2018. Vol. 23. P. 89–100. DOI: 10.1016/J.CHOM.2017.12.010.

Askenase M.H., Han S.J., Byrd A.L. et al. Bone-marrow-resident NK cells prime monocytes for regulatory function during infection // Immunity. 2015. Vol. 42. P. 1130–1142. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2015.05.011.

Bain C.C., Hawley C.A., Garner H. et al. Long-lived self-renewing bone marrow-derived macrophages displace embryo-derived cells to inhabit adult serous cavities // Nat. Commun. 2016. Vol. 71, N. 7. P. 1–14. DOI: 10.1038/ncomms11852.

Bain C.C., MacDonald A.S. The impact of the lung environment on macrophage development, activation and function: diversity in the face of adversity // Mucosal Immunol. 2022. Vol. 15. P. 223–234. DOI: 10.1038/S41385-021-00480-W.

Bedoret D., Wallemacq H., Marichal T. et al. Lung interstitial macrophages alter dendritic cell functions to prevent airway allergy in mice // J. Clin. Invest. 2009. Vol. 119. P. 3723–3738. DOI: 10.1172/JCI39717.

Bharat A., Bhorade S.M., Morales-Nebreda L. et al. Flow cytometry reveals similarities between lung macrophages in humans and mice // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2016. Vol. 54. P. 147–149. DOI: 10.1165/RCMB.2015-0147LE.

Bonnardel J., T’Jonck W., Gaublomme D. et al. Stellate cells, hepatocytes, and endothelial cells imprint the Kupffer cell identity on monocytes colonizing the liver macrophage niche // Immunity. 2019. Vol. 51. P. 638–654. DOI: 10.1016/j.immuni.2019.08.017.

Bourdonnay E., Zasłona Z., Penke L.R.K. et al. Transcellular delivery of vesicular SOCS proteins from macrophages to epithelial cells blunts inflammatory signalling // J. Exp. Med. 2015. Vol. 212. P. 729–742. DOI: 10.1084/JEM.20141675.

Branchett W.J., Cook J., Oliver R.A. et al. Airway macrophage-intrinsic TGF-β1 regulates pulmonary immunity during early-life allergen exposure // J. Allergy Clin. Immunol. 2021. Vol. 147. P. 1892–1906. DOI: 10.1016/J.JACI.2021.01.026.

Brody A.R., Bonner J.C., Overby L.H. et al. Interstitial pulmonary macrophages produce platelet-derived growth factor that stimulates rat lung fibroblast proliferation in vitro // J. Leukoc. Biol. 1992. Vol. 51. P. 640–648. DOI: 10.1002/JLB.51.6.640.

Byrne A.J., Maher T.M., Lloyd C.M. Pulmonary Macrophages: a new therapeutic pathway in fibrosing lung disease? // Trends Mol. Med. 2016. Vol. 22. P. 303–316. DOI: 10.1016/J.MOLMED.2016.02.004.

Byrne A.J., Powell J.E., O’Sullivan B.J. et al. Dynamics of human monocytes and airway macrophages during healthy aging and after transplant // J. Exp. Med. 2020. P. 217. DOI: 10.1084/JEM.20191236/133575.

Chakarov S., Lim H.Y., Tan L. et al. Two distinct interstitial macrophage populations coexist across tissues in specific subtissular niches. 2019. P. 363.

Cirovic B., de Bree L.C.J., Groh L. et al. BCG Vaccination in humans elicits trained immunity via the hematopoietic progenitor compartment // Cell Host. Microbe. 2020. Vol. 28. P. 322–334. DOI: 10.1016/J.CHOM.2020.05.014.

De Schepper S., Verheijden S., Aguilera-Lizarraga J. et al. Self-maintaining gut macrophages are essential for intestinal homeostasis // Cell. 2018. Vol. 175. P. 400–415. DOI: 10.1016/J.CELL.2018.07.048.

Draijer C., Speth J.M., Penke L.R.K. et al. Resident alveolar macrophage-derived vesicular SOCS3 dampens allergic airway inflammation // FASEB J. 2020. Vol. 34. P. 4718–4731. DOI: 10.1096/FJ.201903089R.

Elchaninov A., Lokhonina A., Nikitina M. et al. Comparative analysis of the transcriptome, proteome, and miRNA profile of Kupffer cells and monocytes // Biomedicines. 2020. Vol. 8. P. 627. DOI: 10.3390/biomedicines8120627.

Epelman S., Lavine K.J., Randolph G.J. Origin and functions of tissue macrophages // Immunity. 2014. Vol. 41. P. 21–35. DOI: 10.1016/j.immuni.2014.06.013.

Garnett J.P., Baker E.H., Baines D.L. Sweet talk: insights into the nature and importance of glucose transport in lung epithelium // Eur. Respir. J. 2012. Vol. 40. P. 1269–1276. DOI: 10.1183/09031936.00052612.

Ghoneim H.E., Thomas P.G., McCullers J.A. Depletion of alveolar macrophages during influenza infection facilitates bacterial superinfections // J. Immunol. 2013. Vol. 191. P. 1250–1259. DOI: 10.4049/JIMMUNOL.1300014.

Gibbings S.L., Thomas S.M., Atif S.M. et al. Three unique interstitial macrophages in the murine lung at steady state // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2017. Vol. 57. P. 66–76. DOI: 10.1165/RCMB.2016-0361OC.

Gomez Perdiguero E., Klapproth K., Schulz C. et al. Tissue-resident macrophages originate from yolk-sac-derived erythro-myeloid progenitors // Nature. 2015. Vol. 518. P. 547–551. DOI: 10.1038/nature13989.

Gschwend J., Sherman S.P.M., Ridder F. et al. Alveolar macrophages rely on GM-CSF from alveolar epithelial type 2 cells before and after birth // J. Exp. Med. 2021. P. 218. DOI: 10.1084/JEM.20210745.

Guilliams M., Svedberg F.R. Does tissue imprinting restrict macrophage plasticity? // Nat. Immunol. 2021. DOI: 10.1038/s41590-020-00849-2.

Guilliams M., Thierry G.R., Bonnardel J., Bajenoff M. Establishment and maintenance of the macrophage niche // Immunity. 2020. DOI: 10.1016/j.immuni.2020.02.015.

Han S.W., Roman J. Fibronectin induces cell proliferation and inhibits apoptosis in human bronchial epithelial cells: pro-oncogenic effects mediated by PI3-kinase and NF-κB // Oncogene. 2006. Vol. 2531, N. 25. P. 4341–4349. DOI: 10.1038/sj.onc.1209460.

Hashimoto D., Chow A., Noizat C. et al. Tissue-resident macrophages self-maintain locally throughout adult life with minimal contribution from circulating monocytes // Immunity. 2013. Vol. 38. P. 792–804. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2013.04.004.

Hermesh T., Moltedo B., Moran T.M., López C.B. Antiviral Instruction of Bone Marrow Leukocytes during Respiratory Viral Infections // Cell Host. Microbe. 2010. Vol. 7. P. 343–353. DOI: 10.1016/J.CHOM.2010.04.006.

Hoeffel G., Chen J., Lavin Y. et al. C-Myb+ Erythro-myeloid progenitor-derived fetal monocytes give rise to adult tissue-resident macrophages // Immunity. 2015. Vol. 42. P. 665–678. DOI: 10.1016/j.immuni.2015.03.011.

Hoeffel G., Ginhoux F. Fetal monocytes and the origins of tissue-resident macrophages // Cell. Immunol. 2018. Vol. 330. P. 5–15. DOI: 10.1016/j.cellimm.2018.01.001.

Huang S.C.C., Smith A.M., Everts B. et al. Metabolic reprogramming mediated by the mTORC2-IRF4 signaling axis is essential for macrophage alternative activation // Immunity. 2016. Vol. 45. P. 817–830. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2016.09.016.

Hussell T., Bell T.J. Alveolar macrophages: plasticity in a tissue-specific context // Nat. Rev. Immunol. 2014. Vol. 142, N. 14. P. 81–93. DOI: 10.1038/nri3600.

Jenkins S.J., Ruckerl D., Thomas G.D. et al. IL-4 directly signals tissue-resident macrophages to proliferate beyond homeostatic levels controlled by CSF-1 // J. Exp. Med. 2013. Vol. 210. P. 2477–2491. DOI: 10.1084/JEM.20121999.

Joshi N., Watanabe S., Verma R. et al. A spatially restricted fibrotic niche in pulmonary fibrosis is sustained by M-CSF/M-CSFR signalling in monocyte-derived alveolar macrophages // Eur. Respir. J. 2020. P. 55. DOI: 10.1183/13993003.00646-2019.

Keerthivasan S., Şenbabaoğlu Y., Martinez-Martin N. et al. Homeostatic functions of monocytes and interstitial lung macrophages are regulated via collagen domain-binding receptor LAIR1 // Immunity. 2021. Vol. 54. P. 1511–1526.e8. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2021.06.012.

Kitamura T., Tanaka N., Watanabe J. et al. Idiopathic pulmonary alveolar proteinosis as an autoimmune disease with neutralizing antibody against granulocyte/macrophage colony-stimulating factor // J. Exp. Med. 1999. Vol. 190. P. 875–880. DOI: 10.1084/JEM.190.6.875.

Kulikauskaite J., Wack A. Teaching old dogs new tricks? The plasticity of lung alveolar macrophage subsets // Trends Immunol. 2020. DOI: 10.1016/j.it.2020.08.008.

Leach S.M., Gibbings S.L., Tewari A.D. et al. Human and mouse transcriptome profiling identifies cross-species homology in pulmonary and lymph node mononuclear phagocytes // Cell Rep. 2020. P. 33. DOI: 10.1016/J.CELREP.2020.108337.

Lokhonina A., Elchaninov A., Fatkhudinov T. et al. Activated Macrophages of Monocytic Origin Predominantly Express Proinflammatory Cytokine Genes, Whereas Kupffer Cells Predominantly Express Anti-Inflammatory Cytokine Genes // Biomed Res. Int. 2019. P. 1–13. DOI: 10.1155/2019/3912142.

Lokhonina A.V., Elchaninov A.V., Makarov A.V. et al. Comparative characteristics of the susceptibility of kupffer cells and macrophages of bone-background origin to activation factors // Mol. Meditsina (Molecular Med.). 2019. P. 17. DOI: 10.29296/24999490-2019-03-08.

Ma X., Wang D., Zhao W., Xu L. Deciphering the roles of PPARγ in adipocytes via dynamic change of transcription complex // Front. Endocrinol. (Lausanne). 2018. Vol. 9. P. 473. DOI: 10.3389/FENDO.2018.00473/BIBTEX.

Machiels B., Dourcy M., Xiao X. et al. A gammaherpesvirus provides protection against allergic asthma by inducing the replacement of resident alveolar macrophages with regulatory monocytes // Nat. Immunol. 2017. Vol. 1812, N. 18. P. 1310–1320. DOI: 10.1038/ni.3857.

McCubbrey A.L., Barthel L., Mohning M.P. et al. Deletion of c-FLIP from CD11bhi macrophages prevents development of bleomycin-induced lung fibrosis // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2018. Vol. 58. P. 66–78. DOI: 10.1165/RCMB.2017-0154OC/SUPPL_FILE/DISCLOSURES.PDF.

Misharin A.V., Morales-Nebreda L., Reyfman P.A. et al. Monocyte-derived alveolar macrophages drive lung fibrosis and persist in the lung over the life span // J. Exp. Med. 2017. Vol. 214. P. 2387–2404. DOI: 10.1084/JEM.20162152.

Morris D.G., Huang X., Kaminski N. et al. Loss of integrin αvβ6-mediated TGF-β activation causes Mmp12-dependent emphysema // Nat. 2003. Vol. 4226928, N. 422. P. 169–173. DOI: 10.1038/nature01413.

Peters D.M., Vadász I., Wujak Ł. et al. TGF-β directs trafficking of the epithelial sodium channel ENaC which has implications for ion and fluid transport in acute lung injury // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2014. Vol. 111. P. E374–E383. DOI: 10.1073/PNAS.1306798111.

Preston J.A., Bewley M.A., Marriott H.M. et al. Alveolar macrophage apoptosis-associated bacterial killing helps prevent murine pneumonia // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2019. Vol. 200. P. 84–97. DOI: 10.1164/RCCM.201804-0646OC/SUPPL_FILE/DISCLOSURES.PDF.

Ren J., Liu Y., Yao Y. et al. Intranasal delivery of MSC-derived exosomes attenuates allergic asthma via expanding IL-10 producing lung interstitial macrophages in mice // Int. Immunopharmacol. 2021. Vol. 91. P. 107288. DOI: 10.1016/J.INTIMP.2020.107288.

Sajti E., Link V.M., Ouyang Z. et al. Transcriptomic and epigenetic mechanisms underlying myeloid diversity in the lung // Nat. Immunol. 2020. Vol. 212, N. 21. P. 221–231. DOI: 10.1038/s41590-019-0582-z.

Schneider C., Nobs S.P., Kurrer M. et al. Induction of the nuclear receptor PPAR-γ by the cytokine GM-CSF is critical for the differentiation of fetal monocytes into alveolar macrophages // Nat. Immunol. 2014. Vol. 1511, N. 15. P. 1026–1037. DOI: 10.1038/ni.3005.

Schyns J., Bai Q., Ruscitti C. et al. Non-classical tissue monocytes and two functionally distinct populations of interstitial macrophages populate the mouse lung // Nat. Commun. 2019. P. 10. DOI: 10.1038/S41467-019-11843-0.

Schyns J., Bureau F., Marichal T. Lung interstitial macrophages: Past, present, and future // J. Immunol. Res. 2018. DOI: 10.1155/2018/5160794.

Shibata Y., Berclaz P.Y., Chroneos Z.C. et al. GM-CSF Regulates alveolar macrophage differentiation and innate immunity in the lung through PU.1 // Immunity. 2001. Vol. 15. P. 557–567. DOI: 10.1016/S1074-7613(01)00218-7.

Svedberg F.R., Brown S.L., Krauss M.Z. et al. The lung environment controls alveolar macrophage metabolism and responsiveness in type 2 inflammation // Nat. Immunol. 2019. Vol. 205, N. 20. P. 571–580. DOI: 10.1038/s41590-019-0352-y.

Tan S.Y.S., Krasnow M.A. Developmental origin of lung macrophage diversity // Dev. 2016. Vol. 143. P. 1318–1327. DOI: 10.1242/DEV.129122/256809/AM/DEVELOPMENTAL-ORIGIN-OF-LUNG-MACROPHAGE-DIVERSITY.

Ural B.B., Yeung S.T., Damani-Yokota P. et al. Identification of a nerve-associated, lung-resident interstitial macrophage subset with distinct localization and immunoregulatory properties // Sci. Immunol. 2020. P. 5. DOI: 10.1126/SCIIMMUNOL.AAX8756.

Van de Laar L., Saelens W., De Prijck S. et al. Yolk sac macrophages, fetal liver, and adult monocytes can colonize an empty niche and develop into functional tissue-resident macrophages // Immunity. 2016. Vol. 44. P. 755–768. DOI: 10.1016/j.immuni.2016.02.017.

Yu X., Buttgereit A., Lelios I. et al. The cytokine TGF-β promotes the development and homeostasis of alveolar macrophages // Immunity. 2017. Vol. 47. P. 903–912. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2017.10.007.

Zhang N., Yang K., Bai J. et al. Myeloid-specific blockade of Notch signaling alleviates murine pulmonary fibrosis through regulating monocyte-derived Ly6cloMHCIIhi alveolar macrophages recruitment and TGF-β secretion // FASEB J. 2020. Vol. 34. P. 11168–11184. DOI: 10.1096/FJ.201903086RR.

Zhou B., Magana L., Hong Z. et al. The angiocrine Rspondin3 instructs interstitial macrophage transition via metabolic–epigenetic reprogramming and resolves inflammatory injury // Nat. Immunol. 2020. Vol. 2111, N. 21. P. 1430–1443. DOI: 10.1038/s41590-020-0764-8.

В эпидермисе млекопитающих обнаружено несколько популяций клеток, относящихся к гемопоэтическому ряду, включая и клетки Лангерганса (Otsuka et al., 2018). Природа клеток Лангерганса стала ясна не сразу, в настоящее время их относят к системе тканевых макрофагов. Считается, что это единственные резидентные макрофаги, которые способны мигрировать в регионарные лимфатические узлы, что сближает их с дендритными клетками (Otsuka et al., 2018). Кроме того, сходство подтверждается экспрессией у резидентных клеток Лангерганса транскрипционных факторов, характерных для классических дендритных клеток Zbtb46 и Mafb (Wu et al., 2016).

В большинстве работ онтогенез макрофагов эпидермиса описывается в рамках модели развития тканевых резидентных макрофагов, предложенной Hoeffel (2015) и Ginhoux (2018). В соответствии с данной концепцией в пренатальном периоде в эпидермисе сначала появляются макрофаги, развивающиеся из первой порции ЭМП. Далее первая генерация макрофагов замещается макрофагами, которые дифференцируются из мигрирующих фетальных моноцитов, формирующихся в печени зародыша, которую ранее заселили клетки второй порции ЭМП (рис. 8-1) (Hoeffel et al., 2012). Именно вторая генерация макрофагов эпидермиса и представляет собой популяцию клеток Лангерганса, которая будет самоподдерживаться на протяжении всей жизни (Ginhoux and Merad, 2010; Lee and Ginhoux, 2022; Merad et al., 2002).

В раннем постнатальном периоде наблюдается резкое увеличение численности клеток Лангерганса за счет их пролиферации (Chorro et al., 2009), которые также начинают экспрессировать характерные для дефинитивных клеток Лангерганса транскрипционные факторы Runx3 и Ahr (Fainaru et al., 2004; Jux et al., 2009), а также MHC-II и CD207 (лангерин) (Tripp et al., 2004). Считается, что к 3-й неделе постнатального развития формирование популяции клеток Лангерганса практически завершается.

Формирование дефинитивного фенотипа клеток Лангерганса зависит от влияния TGFβ-сигналинга. Подавление связанных с ним транскрипционных факторов Runx3 и Id2 приводит к элиминации данной популяции макрофагов (Fainaru et al., 2004; Hacker et al., 2003). Другим цитокином, от которого зависит поддержание популяции клеток Лангерганса, является IL-34, действующий через M-CSFR (Wang et al., 2012). Исходя из источников синтеза TGFβ и IL-34, кератиноциты являются важнейшим компонентом макрофагальной ниши клеток Лангерганса. Кроме того, сами клетки Лангерганса способны секретировать TGFβ, который действует ауто/паракринно (Kaplan et al., 2007). Считается, что кератиноциты поддерживают локализацию клеток Лангерганса в пределах эпидермиса посредством экспрессии интегринов (Mohammed et al., 2016). В нормальных условиях небольшая доля клеток Лангерганса может мигрировать в лимфатические узлы, через которые происходит отток лимфы от кожи, при этом именно TGFβ ингибирует этот процесс (Bobr et al., 2012). Как уже отмечалось, клетки Лангерганса, как и другие резидентные макрофаги, поддерживают свою численность за счет собственной способности к пролиферации (Chorro et al., 2009; Ghigo et al., 2013).

На моделях воспалительных заболеваний кожи получены противоречивые данные, свидетельствующие как о супрессивном, так и активирующем воспаление влиянии клеток Лангерганса (Tang et al., 1993; Wang et al., 2009). Интересно, что Tang и соавт. (1993) показали снижение экспрессии Е-кадгерина у клеток Лангерганса под влиянием ультрафиолетового облучения, что приводит к их миграции в регионарные лимфоузлы (рис. 8-2) (Tang et al., 1993). Миграция клеток Лангерганса в лимфоузлы является неотъемлемой частью процесса стимуляции ими Трег, что согласуется с данными, в соответствии с которыми после ультрафиолетового (УФ) облучения наблюдается иммуносупрессия (Schwarz et al., 2010).

На модели воспаления кожи у животных со сниженным содержанием клеток Лангерганса в эпидермисе также получены противоречивые данные (Bennett et al., 2005; Kissenpfennig et al., 2005). Вероятно, противоречия в исследованиях связаны с тем, каким способом авторы добивались истощения популяции эпидермальных макрофагов (Otsuka et al., 2018). При более селективном способе, при котором удалось избежать влияния на популяцию дендритных клеток, были подтверждены данные о роли клеток Лангерганса как супрессоров иммунных реакций (Bobr et al., 2010).

Динамика популяции клеток Лангерганса при воспалении сходна с таковой у резидентных макрофагов других органов. На начальных этапах наблюдается некоторое снижение численности эпидермальных макрофагов, как считают, в первую очередь в связи с миграцией клеток Лангерганса в регионарные лимфатические узлы (Ginhoux et al., 2006). Однако нельзя исключить и гибель эпидермальных макрофагов в ходе так называемого защитного суицида, который наблюдается в других органах. Далее отмечены две волны увеличения численности эпидермальных макрофагов. Первая волна наблюдается во время развертывающейся воспалительной реакции и обеспечивается миграцией и дифференцировкой моноцитов в лангергансоподобные клетки, которые экспрессируют Е-кадгерин на более низком уровне и не зависят от TGFβ-сигналинга и активности Id2 (Ginhoux et al., 2006).

Эпидермальные макрофаги острой фазы воспаления недолго остаются в эпидермисе и быстро мигрируют в дренирующие кожу лимфатические узлы. Следующая волна увеличения численности эпидермальных макрофагов обеспечивается миграцией неких предшественников костномозгового происхождения, чья дифференцировка критично зависит от TGFβ-сигналинга и активности Id2 (Seré et al., 2012). У человека обнаружена в целом сходная картина. Дифференцировка моноцитов в эпидермальные макрофаги зависит не только от активности TGFβ-сигналинга, но также от лимфопоэтина, секретируемого кератиноцитами (Martínez-Cingolani et al., 2014). Кроме того, у человека при воспалительных заболеваниях кожи обнаружена дополнительная популяция антиген-презентирующих клеток — воспалительные дендритные эпидермальные клетки, расположенные, в отличие от клеток Лангерганса, в более глубоких слоях эпидермиса и экспрессирующие на более высоком уровне рецептор к IgE — Fc epsilon RI (Wollen­berg et al., 1996; Yoshida et al., 2014).

Как уже упоминалось, клетки Лангерганса способны мигрировать из эпидермиса в лимфатические узлы, дренирующие кожу. В процессе миграции клеток Лангерганса выделяют два этапа: миграцию в дерму кожи и далее уже в лимфатический узел. Миграцию клеток Лангерганса в дерму стимулируют IL-1β, IL-18, TNFα, синтезируемые кератиноцитами (Cumberbatch et al., 1997). Показано, что TNFα стимулирует выработку дермальными фибробластами CXCL12, который распознается CXCR4 клеток Лангерганса (Kabashima et al., 2007; Ouwehand et al., 2008). Попадая в дерму, у клеток Лангерганса увеличивается экспрессия CCR7, после чего они мигрируют в лимфатические узлы (Kaba­shima et al., 2007; Ouwehand et al., 2008).

Несмотря на длительную историю изучения клеток Лангерганса, в настоящее время появились данные, ставящие под сомнение их способность мигрировать в регионарные лимфатические узлы. С помощью single-cell RNA секвенирования установлено, что среди отростчатых клеток эпидермиса, которые ранее принимали за единую популяцию клеток Лангерганса, обнаружена новая субпопуляция дендритных клеток, которые, собственно, и способны мигрировать в лимфатические узлы, в отличие от собственно клеток Лангерганса, оказывающих свое иммуносупрессивное воздействие локально в эпидермисе (Sheng et al., 2021).

В связи с новейшими методами исследования необходимо продолжить изучение субпопуляционной гетерогенности макрофагов и дендритных клеток эпидермиса. Полученные данные позволят уточнить роль каждой субпопуляции в поддержании тканевого гомеостаза кожи как в норме, так и при воспалении. При воспалении кожи отмечено две волны миграции моноцитов крови, а также, вероятно, каких-то костномозговых предшественников в эпидермис с последующей их дифференцировкой в лангергансоподобные клетки. В связи с этим дальнейшие исследования должны быть направлены на изучение механизмов миграции моноцитов в эпидермис, а также роли каждой из волн мигрирующих клеток в регуляции воспаления и репаративной регенерации кожи.

Список литературы

Bennett C.L., Van Rijn E., Jung S. et al. Inducible ablation of mouse Langerhans cells diminishes but fails to abrogate contact hypersensitivity // J. Cell Biol. 2005. Vol. 169. P. 569–576. DOI: 10.1083/JCB.200501071.

Bobr A., Igyarto B.Z., Haley K.M. et al. Autocrine/paracrine TGF-β1 inhibits Langerhans cell migration // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 12012. Vol. 09. P. 10492–10497. DOI: 10.1073/PNAS.1119178109/-/DCSUPPLEMENTAL/PNAS.201119178SI.PDF.

Bobr A., Olvera-Gomez I., Igyarto B.Z. et al. Acute ablation of Langerhans cells enhances skin immune responses // J. Immunol. 2010. Vol. 185. P. 4724–4728. DOI: 10.4049/JIMMUNOL.1001802.

Chorro L., Sarde A., Li M. et al. Langerhans cell (LC) proliferation mediates neonatal development, homeostasis, and inflammation-associated expansion of the epidermal LC network // J. Exp. Med. 2009. Vol. 206. P. 3089–3100. DOI: 10.1084/JEM.20091586.

Cumberbatch M., Dearman R.J., Kimber I. Langerhans cells require signals from both tumour necrosis factor-alpha and interleukin-1 beta for migration // Immunology. 1997. Vol. 92. P. 388–395. DOI: 10.1046/J.1365-2567.1997.00360.X.

Fainaru O., Woolf E., Lotem J. et al. Runx3 regulates mouse TGF-beta-mediated dendritic cell function and its absence results in airway inflammation // EMBO J. 2004. Vol. 23. P. 969–979. DOI: 10.1038/SJ.EMBOJ.7600085.

Ghigo C., Mondor I., Jorquera A. et al. Multicolor fate mapping of Langerhans cell homeostasis // J. Exp. Med. 2013. Vol. 210. P. 1657–1664. DOI: 10.1084/JEM.20130403.

Ginhoux F., Merad M. Ontogeny and homeostasis of Langerhans cells // Immunol. Cell Biol. 2010. Vol. 88. P. 387–392. DOI: 10.1038/ICB.2010.38.

Ginhoux F., Tacke F., Angeli V. et al. Langerhans cells arise from monocytes in vivo // Nat. Immunol. 2006. Vol. 7. P. 265–273. DOI: 10.1038/NI1307.

Hacker C., Kirsch R.D., Ju X.S. et al. Transcriptional profiling identifies Id2 function in dendritic cell development // Nat. Immunol. 2003. Vol. 4. P. 380–386. DOI: 10.1038/NI903.

Hoeffel G., Chen J., Lavin Y. et al. C-Myb+ Erythro-myeloid progenitor-derived fetal monocytes give rise to adult tissue-resident macrophages // Immunity. 2015. Vol. 42. P. 665–678. DOI: 10.1016/j.immuni.2015.03.011.

Hoeffel G., Ginhoux F. Fetal monocytes and the origins of tissue-resident macrophages // Cell. Immunol. 2018. Vol. 330. P. 5–15. DOI: 10.1016/j.cellimm.2018.01.001.

Hoeffel G., Wang Y., Greter M. et al. Adult Langerhans cells derive predominantly from embryonic fetal liver monocytes with a minor contribution of yolk sac-derived macrophages // J. Exp. Med. 2012. Vol. 209. P. 1167–1181. DOI: 10.1084/JEM.20120340.

Jux B., Kadow S., Esser C. Langerhans cell maturation and contact hypersensitivity are impaired in aryl hydrocarbon receptor-null mice // J. Immunol. 2009. Vol. 182. P. 6709–6717. DOI: 10.4049/JIMMUNOL.0713344.

Kabashima K., Shiraishi N., Sugita K. et al. CXCL12-CXCR4 Engagement is required for migration of cutaneous dendritic cells // Am. J. Pathol. 2007. Vol. 171. P. 1249. DOI: 10.2353/AJPATH.2007.070225.

Kaplan D.H., Li M.O., Jenison M.C. et al. Autocrine/paracrine TGFbeta1 is required for the development of epidermal Langerhans cells // J. Exp. Med. 2007. Vol. 204. P. 2545–2552. DOI: 10.1084/JEM.20071401.

Kissenpfennig A., Henri S., Dubois B. et al. Dynamics and function of Langerhans cells in vivo: dermal dendritic cells colonize lymph node areas distinct from slower migrating Langerhans cells // Immunity. 2005. Vol. 22. P. 643–654. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2005.04.004.

Lee C.Z.W., Ginhoux F. Biology of resident tissue macrophages // Development. 2022. P. 149. DOI: 10.1242/DEV.200270.

Martínez-Cingolani C., Grandclaudon M., Jeanmougin M. Human blood BDCA-1 dendritic cells differentiate into Langerhans-like cells with thymic stromal lymphopoietin and TGF-β // Blood. 2014. Vol. 124. P. 2411–2420. DOI: 10.1182/BLOOD-2014-04-568311.

Merad M., Manz M.G., Karsunky H. et al. Langerhans cells renew in the skin throughout life under steady-state conditions // Nat. Immunol. 2002. Vol. 3. P. 1135–1141. DOI: 10.1038/NI852.

Merad M., Ginhoux F., Collin M. Origin, homeostasis and function of Langerhans cells and other langerin-expressing dendritic cells // Nat Rev Immunol. 2008. Vol. 8. P. 935–947. DOI: 10.1038/nri2455.

Mohammed J., Beura L.K., Bobr A. et al. Stromal cells control the epithelial residence of DCs and memory T cells by regulated activation of TGF-β // Nat. Immunol. 2016. Vol. 17. P. 414. DOI: 10.1038/NI.3396.

Otsuka M., Egawa G., Kabashima K. Uncovering the mysteries of langerhans cells, inflammatory dendritic epidermal cells, and monocyte-derived langerhans cell-like cells in the epidermis // Front. Immunol. 2018. P. 9. DOI: 10.3389/FIMMU.2018.01768.

Ouwehand K., Santegoets S.J.A.M., Bruynzeel D.P. et al. CXCL12 is essential for migration of activated Langerhans cells from epidermis to dermis // Eur. J. Immunol. 2008. Vol. 38. P. 3050–3059. DOI: 10.1002/EJI.200838384.

Schwarz A., Noordegraaf M., Maeda A. et al. Langerhans cells are required for UVR-induced immunosuppression // J. Invest. Dermatol. 2010. Vol. 130. P. 1419–1427. DOI: 10.1038/JID.2009.429.

Seré K., Baek J.H., Ober-Blöbaum J. et al. Two distinct types of Langerhans cells populate the skin during steady state and inflammation // Immunity. 2012. Vol. 37. P. 905–916. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2012.07.019.

Sheng J., Chen Q., Wu X. et al. Fate mapping analysis reveals a novel murine dermal migratory Langerhans-like cell population // Elife. 2021. P. 10. DOI: 10.7554/ELIFE.65412.

Tang A., Amagai M., Granger L.G. et al. Adhesion of epidermal Langerhans cells to keratinocytes mediated by E-cadherin // Nature. 1993. Vol. 361. P. 82–85. DOI: 10.1038/361082A0.

Tripp C.H., Chang-Rodriguez S., Stoitzner P. et al. Ontogeny of Langerin/CD207 expression in the epidermis of mice // J. Invest. Dermatol. 2004. Vol. 122. P. 670–672. DOI: 10.1111/J.0022-202X.2004.22337.X.

Wang L., Jameson S.C., Hogquist K.A. Epidermal Langerhans cells are not required for UV-induced immunosuppression // J. Immunol. 2009. Vol. 183. P. 5548–5553. DOI: 10.4049/JIMMUNOL.0900235.

Wang Y., Szretter K.J., Vermi W. et al. IL-34 is a tissue-restricted ligand of CSF1R required for the development of Langerhans cells and microglia // Nat. Immunol. 2012. Vol. 13. P. 753. DOI: 10.1038/NI.2360.

Wollenberg A., Kraft S., Hanau D., Bieber T. Immunomorphological and ultrastructural characterization of Langerhans cells and a novel, inflammatory dendritic epidermal cell (IDEC) population in lesional skin of atopic eczema // J. Invest. Dermatol. 1996. Vol. 106. P. 446–453. DOI: 10.1111/1523-1747.EP12343596.

Wu X., Briseño C.G., Durai V. et al. Mafb lineage tracing to distinguish macrophages from other immune lineages reveals dual identity of Langerhans cells // J. Exp. Med. 2016. Vol. 213. P. 2553–2565. DOI: 10.1084/JEM.20160600.

Yoshida K., Kubo A., Fujita H. et al. Distinct behavior of human Langerhans cells and inflammatory dendritic epidermal cells at tight junctions in patients with atopic dermatitis // J. Allergy Clin. Immunol. 2014. Vol. 34. P. 856–864. DOI: 10.1016/J.JACI.2014.08.001.

Лейкоциты в сердце млекопитающих представлены небольшой популяцией клеток. У крысы, например, это около 10% всех немышечных клеток, бóльшую часть из которых (65–80%) составляют макрофаги (Pinto et al., 2016; Wang et al., 2020). У мышей в сердце содержится всего примерно 3×10⁵ макрофагов (Nicolás-Ávila et al., 2020). Макрофаги в сердце распределены неравномерно, наибольшая плотность отмечена в области атриовентрикулярного узла и фиброзного скелета сердца (Hulsmans et al., 2017). При описании макрофагов сердца имеют, прежде всего, в виду макрофаги миокарда.

Для макрофагов сердца характерен высокий уровень экспрессии классических макрофагальных маркеров, среди которых белки клеточной адгезии (CD11b, F4/80, Lyve1), Fc-рецептор CD64, лизосом-ассоциированный белок CD68, скавенджер-рецепторы Mertk и CD163, маннозный рецептор CD206, ко-рецептор ЛПС CD14, рецептор фолиевой кислоты Folr2, Retnla (Alvarez-Argote and O’meara, 2021; Epelman et al., 2014; Zaman et al., 2021). Морфологически у мышей макрофаги миокарда имеют веретеновидную форму, каждый может контактировать примерно с пятью кардиомиоцитами и одним капилляром (Pinto et al., 2012).

В более ранних исследованиях клеточного состава развивающегося сердца зародышей млекопитающих наличие типичных макрофагов ставилось под сомнение. Функция фагоцитоза погибших клеток приписывалась мезенхимальным клеткам, фибробластам, а также, вероятно, эндотелиоцитам (более подробно см. обзор литературы в монографии Г.Б. Большаковой, 1991). В настоящее время с помощью высокоспецифических методов детекции и визуализации клеточных популяций установлено наличие макрофагов в сердце зародышей млекопитающих. Например, впервые клетки макрофагального ряда обнаруживаются в сердце у эмбрионов мышей на 12,5-е сутки, а CCR2⁺ -макрофаги — на 14,5-е сутки развития (Leid et al., 2016), что само по себе не исключает их функциональную незрелость и участие в фагоцитозе других клеточных популяций. Наиболее активное накопление CCR2⁺ -макрофагов в сердце отмечается в постнатальном периоде, у мышей с 14-х суток после рождения (Lavine et al., 2014; Leid et al., 2016).

Для описания субпопуляционного состава резидентных макрофагов сердца используют как классические иммуногистохимические маркеры, так и single-cell РНК секвенирование. С применением маркеров CD11b и F4/80 можно выделить две субпопуляции: CD11b^low F4/80^hi и CD11b^hi F4/80^low (Epelman et al., 2014). Считается, что макрофаги CD11b^low F4/80^hi развиваются из прогениторных клеток стенки желточного мешка в ходе примитивного гемопоэза, а макрофаги с иммунофенотипом CD11b^hi F4/80^low являются потомками II и III генерации кроветворных клеток, созревающих в печени и красном костном мозге (Epelman et al., 2014).

Также предпринята попытка классифицировать макрофаги сердца с помощью маркеров CCR2, MHC-II и Timd4 (рис. 9-1). Считают, что CCR2^– Timd4⁺ MHC-II^low/hi являются макрофагами эмбрионального происхождения, а CCR2⁺ Timd4^– MHC-II^hi — костномозгового. Помимо источников, указанные маркеры отражают различия выполняемых функций субпопуляций макрофагов сердца. Показано, что резидентные макрофаги эмбрионального происхождения регулируют гомеостатические функции, ангиогенез, образование лимфатических сосудов сердца, удаление апоптотических клеток, а макрофаги костномозгового происхождения стимулируют миграцию нейтрофилов и моноцитов при повреждении сердца (Dick et al., 2019; Zaman et al., 2021).

С помощью scRNAseq у мышей выявлено четыре субпопуляции макрофагов сердца (Dick et al., 2019). Первая субпопуляция представлена макрофагами эмбрионального происхождения, характеризуется высокой экспрессией Timd4, Folr2, Lyve1, CD163, Igf1, в нормальных условиях выполняет уже перечисленные гомеостатические функции. Вторая субпопуляция также относится к макрофагам эмбрионального происхождения, характеризуется экспрессией MHC-II, F4/80, Cx3cr1, CD14. Высокий уровень экспрессии MHC-II указывает на участие в адаптивном иммунном ответе. Третья субпопуляция отличалась высоким уровнем маркеров CCR2 и CD64, четвертая — высокой экспрессией интерферон-чувствительных белков 1 и 3 (Ifit1 и Ifit3), убиквитинподобного модификатора Isg15 и регуляторного фактора интерферона 7 (Irf7). Третья и четвертая субпопуляции относились к макрофагам костномозгового происхождения, их профили экспрессии сходны между собой, а также с циркулирующими моноцитами, обогащены генами сигнальных путей, связанных с воспалением (Dick et al., 2019).

Популяция макрофагов сердца у человека характеризуется сходными чертами. Макрофаги сердца человека также экспрессируют на высоком уровне CD14, CD163, CD64 и CD68. С помощью маркеров CCR2 и HLA-DR в сердце человека можно выделить две субпопуляции макрофагов (CCR2⁺ HLA-DR^hi и CCR2^– HLA-DR^hi ) и одну популяцию моноцитов (CCR2⁺ HLA-DR^low ), которые по своим функциям были сходны с соответствующими субпопуляциями макрофагов сердца мыши (Dick et al., 2019).

Как уже не раз отмечалось, резидентные макрофаги поддерживают численность своей популяции с помощью локальной пролиферации, это характерно и для макрофагов сердца. Однако, учитывая их гетерогенность, для разных субпопуляций интенсивность пролиферативных процессов и зависимость от костномозгового кроветворения разная (Epelman et al., 2014). Установлено, что у 3-месячных мышей примерно 78% резидентных макрофагов способны участвовать в поддержании численности популяции за счет пролиферации. В субпопуляциях показатели были следующие: примерно 90% CCR2^– MHC-II^low Timd4⁺ -макрофагов, 75% CCR2^– MHC-II^hi Timd4^– и 15% CCR2⁺ MHC-II^hi Timd4^– -макрофагов способны участвовать в пролиферации (Dick et al., 2019).

Разные субпопуляции макрофагов сердца функционально более или менее специализированы. Обнаружено, что во время органогенеза в пренатальном периоде CCR2-резидентные макрофаги локализуются вблизи эпикарда в области развивающихся кровеносных и лимфатических сосудов. Считается, что макрофаги эмбрионального происхождения секретируют инсулиноподобный фактор Igf1, необходимый для развития кровеносных сосудов (Gula et al., 2021; Leid et al., 2016). Удаление CCR2-популяции макрофагов из развивающегося сердца приводит к нарушению ангиогенеза и лимфангиогенеза. В таком случае наблюдается увеличение числа капилляров и уменьшение сосудов более крупного диаметра (Leid et al., 2016). В системе лимфатических сосудов сердца отмечаются уменьшение разветвленности и укорочение формирующихся сосудов. Предполагается, что макрофаги влияют на формирование лимфатических сосудов сердца посредством контакта с эндотелиоцитами лимфатических сосудов через связанный с макрофагами гиалуронан (Cahill et al., 2021).

Макрофаги миокарда тесно связаны с кардиомиоцитами (Pinto et al., 2012). Учитывая наибольшую плотность макрофагов в области атриовентрикулярного узла, наличие щелевых контактов между макрофагами и кардиомиоцитами, а также синхронную с кардиомиоцитами деполяризацию, возникло предположение об участии макрофагов в проведении возбуждения в сердце (Hulsmans et al., 2017). Предполагается, что макрофаги передают возбуждение через нексусы, содержащие коннексин 43, кардиомиоцитам, которые непосредственно не контактируют друг с другом. Подавление экспрессии коннексина 43 в макрофагах приводило к нарушению проведения через атриовентрикулярный узел (Hulsmans et al., 2017). Сходная картина наблюдалась при деплеции популяции макрофагов сердца, при этом репопуляция макрофагами — производными моноцитов крови — не восстанавливала проводимость (Hulsmans et al., 2017). Кроме того, макрофаги секретируют амфирегулин, действующий через рецептор эпидермального фактора роста Egfr, что вызывает фосфорилирование коннексина 43. Это необходимо для правильной локализации коннексина 43 между контактирующими кардиомиоцитами (Sugita et al., 2021).

Как отмечалось, макрофаги сердца экспрессируют большое количество скавенджер-рецепторов, в том числе Mertk, CD206, CD14 и CD64 (Pinto et al., 2012). Подобный фенотип указывает на особую функцию макрофагов миокарда по удалению отработанных продуктов обмена кардиомиоцитов, фрагментов погибших клеток из межклеточного пространства. Показано, что макрофаги играют ключевую роль в поглощении экзосфер, выделяемых кардиомиоцитами и содержащих поврежденные органеллы, в том числе неправильно функционирующие митохондрии. Удаление макрофагов из миокарда или подавление экспрессии ими скавенджер-рецепторов имеют сходные последствия — нарушение аэробного метаболизма кардиомиоцитов, систолической и диастолической функции сердца (Nicolás-Ávila et al., 2020).

Помимо значительной роли в регуляции развития сердца в пренатальном периоде, макрофаги занимают значительное место в развитии патологических состояний, а также репарации миокарда (рис. 9-2). Наиболее часто встречающаяся патология сердца — ишемическое повреждение. При инфаркте миокарда первыми инфильтрируют зону поражения нейтрофилы, их наибольшее количество наблюдается через 1–2 сут после поражения, затем в очаге некроза и периинфарктной области появляются CCR2⁺ Cx3xr1^low Ly6c^hi -моноциты (Frodermann and Nahrendorf, 2017; Heidt et al., 2014). Далее мигрирующие моноциты дифференцируются в макрофаги с провоспалительным фенотипом, что приводит к снижению доли макрофагов эмбрионального происхождения в общей макрофагальной популяции миокарда с 78 до 4%, при этом число самоподдерживающихся макрофагов уменьшается именно в зоне некроза, за пределами его их число сохраняется (Dick et al., 2019). Деплеция CCR2-макрофагов перед повреждением миокарда приводит к увеличению экспрессии IL-1β, что стимулирует воспаление и увеличение смертности экспериментальных животных (Bajpai et al., 2019; Nicolás-Ávila et al., 2020). Интересно, что при инфаркте миокарда в зону повреждения мигрируют в основном моноциты, депонированные в селезенке (Leuschner et al., 2012; Van Der Laan et al., 2014).

Доля резидентных макрофагов остается сниженной даже спустя 4 нед после инфаркта миокарда, несмотря на их выраженный пролиферативный ответ (Dick et al., 2019). Дальнейшая судьба мигрировавших в поврежденный миокард моноцитов/макрофагов мало изучена. С завершением воспалительной фазы часть провоспалительных макрофагов гибнет путем апоптоза, другие дифференцируются в макрофаги с фенотипом, близким к резидентным макрофагам (Heidt et al., 2014). При этом к уже описанным выше четырем кластерам макрофагов сердца, обнаруживаемым в нормальных условиях, добавляются макрофаги, у которых повышена экспрессия таких генов, связанных с воспалением, миграцией, коагуляцией, как трансмембранный 4-доменный член 7 подсемейства А (Ms4a7 ), секретируемый фосфопротеин 1 (Spp1 ), член семейства кинезинов 2А (Kif2 ), тромбоцитарный фактор 4 (Pf4 ), фактор свертывания крови XIII, субъединица А1 (F13a1 ), тромбоцитарный гликопротеин 4 (CD36) и CCR2, однако отсутствуют Timd4, Folr2, Lyve1, Retnla и CD163 (Dick et al., 2019).

В ходе репаративной фазы макрофаги приобретают прорепаративный и профиброзный фенотип. Считается, что эти макрофаги также дифференцируются из мигрировавших в очаг Ccr2⁺ Cx3cr1^low Ly6c^hi -моноцитов (Hilgendorf et al., 2014). Фенотип и роль резидентных макрофагов в репарации миокарда изучены значительно хуже. Вероятно, они имеют ключевое значение, учитывая данные, полученные на модели безрубцовой регенерации сердца D. Rerio (Bevan et al., 2020; Jaźwińska and Sallin, 2016; Poss et al., 2002). Безрубцовая регенерация миокарда также обнаружена после повреждений различной природы на модели у мышей в неонатальном периоде (до 7 сут после рождения) (Aurora et al., 2014; Bryant et al., 2015). Полная регенерация миокарда у неонатальных мышей, вероятно, объясняется ведущей ролью в регуляции данного процесса именно CCR2-резидентных макрофагов, у которых снижена по сравнению с моноцитарными макрофагами взрослых особей экспрессия Il1 β и Tnf α (Lavine et al., 2014). Ингибирование CCl2-CCR2-сигналинга и как следствие миграции моноцитов в очаг повреждения приводит к стимуляции пролиферации CCR2-резидентных макрофагов, уменьшению площади зоны некроза и снижению гипертрофии миокарда у взрослых мышей (Lavine et al., 2014). Переход от безрубцового к рубцовому заживлению миокарда происходит примерно на 7-е сутки постнатального развития, что сопровождается значительными изменениями профиля экспрессии макрофагов миокарда и появлением у них свойства синтезировать и откладывать в межклеточное пространство коллаген (Simões et al., 2020).

Феномен безрубцового заживления наиболее полно изучен на модели регенерации кожи плодов экспериментальных млекопитающих. При этом полноценное безрубцовое заживление обнаружено не только у кожи, но и у диафрагмы, стенки желудка, кишки, желчного пузыря (Bolshakova, 2008; Ельчанинов и соавт., 2015). Связь уровня воспаления и полноценной регенерации не раз отмечалась различными исследователями, при этом предполагалось, что чем меньше воспалительная реакция, тем лучше регенерация (Elchaninov et al., 2021). Подтверждение этого принципа показано и на примере безрубцового заживления миокарда в неонатальном периоде у мышей (Lavine et al., 2014). Казалось бы, еще лучшей регенерации миокарда следует ожидать в пренатальном периоде, когда система воспаления еще более незрелая, чем в неонатальном периоде, а уровень пролиферации кардиомиоцитов достаточно высок. Однако при обширном повреждении (около 25% общей массы) сердец 16-суточных плодов крыс ни в одном сердце плода не наблюдали заполнения дефекта мышечной тканью, воспалительная реакция была незначительной, а клеточный состав инфильтрата количественно и качественно отличался от наблюдаемого у взрослых особей. Макрофагальная инфильтрация нарастала, вплоть до 5-х суток после повреждения. Однако обнаруженные макрофаги были функционально незрелыми и не принимали, по всей видимости, участия в фагоцитозе погибших клеток области травмы, так как вторичные лизосомы были крайне редки (Bolshakova, 1991). В области повреждения, вплоть до 30-х суток после травмы, объем некротизированной и рубцовой ткани увеличивался параллельно, и полноценный рубец не образовывался. Это дает возможность сделать заключение, что при данном виде повреждения способность к репарации миокарда у плодов крыс ниже, чем у взрослых животных (Bolshakova, 1990; Bolshakova, 2008).

Полученные данные свидетельствуют о том, что, несмотря на значительную роль макрофагов в регуляции восстановительных процессов, отсутствие зрелых механизмов межклеточных взаимодействий не может обеспечить полноценную регенерацию, несмотря даже на низкий уровень воспаления (Большакова, 1991).

Макрофаги сердца являются предметом интенсивных исследований, что объясняется их вкладом в развитие повреждения и репарацию миокарда. Дальнейшие исследования должны прежде всего касаться выяснения судьбы мигрировавших в сердце моноцитов, способности дифференцироваться в макрофаги, не отличимые от резидентных, вклада разных макрофагов в воспаление и репарацию миокарда. Отдельного направления исследования заслуживает изучение роли макрофагов в проведении возбуждения в сердце, а также вклад макрофагов в нарушение данного процесса.

Список литературы

Alvarez-Argote S., O’meara C.C. The evolving roles of cardiac macrophages in homeostasis, regeneration, and repair // Int. J. Mol. Sci. 2021. Vol. 22. P. 7923. DOI: 10.3390/IJMS22157923.

Aurora A.B., Porrello E.R., Tan W. et al. Macrophages are required for neonatal heart regeneration // J. Clin. Invest. 2014. Vol. 124. P. 1382–1392. DOI: 10.1172/JCI72181.

Bajpai G., Bredemeyer A., Li W. et al. Tissue resident CCR2- and CCR2+ cardiac macrophages differentially orchestrate monocyte recruitment and fate specification following myocardial injury // Circ. Res. 2019. Vol. 124. P. 263–278. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.118.314028.

Bevan L., Lim Z.W., Venkatesh B. et al. Specific macrophage populations promote both cardiac scar deposition and subsequent resolution in adult zebrafish // Cardiovasc. Res. 2020. Vol. 116. P. 1357–1371. DOI: 10.1093/CVR/CVZ221.

Bolshakova G B. Molecular mechanisms of reparation in prenatality // Arkh. Patol. 2008. Vol. 70. P. 53–56.

Bolshakova G. B. Cardiomyocyte proliferation in rat fetuses under normal conditions and after heart injury // Bull. Exp. Biol. Med. 2008. Vol. 145. P. 487–489. DOI: 10.1007/s10517-008-0125-3.

Bolshakova G.B. The mechanism of the elimination of dead cells in the myocardium of the fetal rat // Arkh. Anat. Gistol. Embriol. 1991. Vol. 101. P. 60–64.

Bolshakova G.B. The capacity for regeneration of the myocardium in rat foetuses // Ontogenez. 1990. Vol. 21. P. 409–415.

Bryant D.M., O’Meara C.C., Ho N.N. et al. A systematic analysis of neonatal mouse heart regeneration after apical resection // J. Mol. Cell. Cardiol. 2015. Vol. 79. P. 315–318. DOI: 10.1016/J.YJMCC.2014.12.011.

Cahill T.J., Sun X., Ravaud C. et al. Tissue-resident macrophages regulate lymphatic vessel growth and patterning in the developing heart // Dev. 2021. P. 148. DOI: 10.1242/DEV.194563/VIDEO-1.

Dick S.A., Macklin J.A., Nejat S. et al. Self-renewing resident cardiac macrophages limit adverse remodeling following myocardial infarction // Nat. Immunol. 2019. Vol. 20. P. 29–39. DOI: 10.1038/S41590-018-0272-2.

Elchaninov A., Sukhikh G., Fatkhudinov T. Evolution of regeneration in animals: a tangled story, frontiers in ecology and evolution // Frontiers Media S.A. 2021. DOI: 10.3389/fevo.2021.621686.

Epelman S., Lavine K.J., Beaudin A.E. et al. Embryonic and adult-derived resident cardiac macrophages are maintained through distinct mechanisms at steady state and during inflammation // Immunity. 2014. Vol. 40. P. 91–104. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2013.11.019.

Frodermann V., Nahrendorf M. Neutrophil-macrophage cross-talk in acute myocardial infarction // Eur. Heart J. 2017. Vol. 38. P. 198–200. DOI: 10.1093/EURHEARTJ/EHW085.

Gula G., Rumiński S., Niderla-Bielińska Jet al. Potential functions of embryonic cardiac macrophages in angiogenesis, lymphangiogenesis and extracellular matrix remodelling // Histochem. Cell Biol. 2021. Vol. 155. P. 117–132. DOI: 10.1007/S00418-020-01934-1.

Heidt T., Courties G., Dutta P. et al. Differential contribution of monocytes to heart macrophages in steady-state and after myocardial infarction // Circ. Res. 2014. Vol. 115. P. 284–295. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.115.303567.

Hilgendorf I., Gerhardt L.M.S., Tan T.C. et al. Ly-6Chigh monocytes depend on Nr4a1 to balance both inflammatory and reparative phases in the infarcted myocardium // Circ. Res. 2014. Vol. 114. P. 1611–1622. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.114.303204.

Hulsmans M., Clauss S., Xiao L. et al. Macrophages Facilitate Electrical Conduction in the Heart // Cell. 2017. Vol. 169. P. 510–522.e20. DOI: 10.1016/J.CELL.2017.03.050.

Jaźwińska A., Sallin P. Regeneration versus scarring in vertebrate appendages and heart // J. Pathol. 2016. DOI: 10.1002/path.4644.

Lavine K.J., Epelman S., Uchida K. et al. Distinct macrophage lineages contribute to disparate patterns of cardiac recovery and remodeling in the neonatal and adult heart // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2014. Vol. 111. P. 16029–16034. DOI: 10.1073/PNAS.1406508111.

Lavine K.J., Pinto A.R., Epelman S. et al. The macrophage in cardiac homeostasis and disease: JACC Macrophage in CVD Series (Part 4) // J. Am. Coll. Cardiol. 2018. Vol. 72. P. 2213–2230. DOI: 10.1016/J.JACC.2018.08.2149.

Leid J., Carrelha J., Boukarabila H. et al. Primitive embryonic macrophages are required for coronary development and maturation // Circ. Res. 2016. Vol. 118. P. 1498–1511. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.115.308270.

Leuschner F., Rauch P.J., Ueno T. et al. Rapid monocyte kinetics in acute myocardial infarction are sustained by extramedullary monocytopoiesis // J. Exp. Med. 2012. Vol. 209. P. 123. DOI: 10.1084/JEM.20111009.

Nicolás-Ávila J.A., Lechuga-Vieco A. V., Esteban-Martínez L. et al. A Network of macrophages supports mitochondrial homeostasis in the heart // Cell. 2020. Vol. 183. P. 94–109. DOI: 10.1016/J.CELL.2020.08.031.

Pinto A.R., Ilinykh A., Ivey M.J. et al. Revisiting cardiac cellular composition // Circ. Res. 2016. Vol. 118. P. 400–409. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.115.307778.

Pinto A.R., Paolicelli R., Salimova E. et al. An abundant tissue macrophage population in the adult murine heart with a distinct alternatively-activated macrophage profile // PLoS One. 2012. P. 7. DOI: 10.1371/JOURNAL.PONE.0036814.

Poss K.D., Wilson L.G., Keating M.T. Heart regeneration in zebrafish // Science. 2002. Vol. 298. P. 2188–2190. DOI: 10.1126/SCIENCE.1077857.

Simões F.C., Cahill T.J., Kenyon A. et al. Macrophages directly contribute collagen to scar formation during zebrafish heart regeneration and mouse heart repair // Nat. Commun. 2020. P. 11. DOI: 10.1038/S41467-019-14263-2.

Sugita J., Fujiu K., Nakayama Y. et al. Cardiac macrophages prevent sudden death during heart stress // Nat. Commun. 2021. P. 12. DOI: 10.1038/S41467-021-22178-0.

Swirski F.K., Nahrendorf M. Cardioimmunology: the immune system in cardiac homeostasis and disease // Nat. Rev. Immunol. 2018. Vol. 18. P. 733–744 (2018). DOI: 10.1038/s41577-018-0065-8.

Van Der Laan A.M., Ter Horst E.N., Delewi R. et al. Monocyte subset accumulation in the human heart following acute myocardial infarction and the role of the spleen as monocyte reservoir // Eur. Heart J. 2014. Vol. 35. P. 376–385. DOI: 10.1093/EURHEARTJ/EHT331.

Wang Z., Lu Y.L., Zhao W.T. et al. Distinct origins and functions of cardiac orthotopic macrophages // Basic. Res. Cardiol. 2020. P. 115. DOI: 10.1007/S00395-019-0769-3.

Zaman R., Hamidzada H., Epelman S. Exploring cardiac macrophage heterogeneity in the healthy and diseased myocardium // Curr. Opin. Immunol. 2021. Vol. 68. P. 54–63. DOI: 10.1016/J.COI.2020.09.005.

Большакова Г.Б. Межтканевые взаимоотношения в развитии сердца. Москва: Наука, 1991.

Ельчанинов А.В., Кананыхина Е.Ю., Большакова Г.Б. Регенерация различных органов млекопитающих в пренатальном периоде // Клиническая и экспериментальная морфология. 2015. Т. 14. С. 44–49.

Моноцитарно-макрофагальная система ЖКТ является одной из самых многочисленных в организме млекопитающих (Bain and Mowat, 2014). На протяжении всего пищеварительного тракта макрофаги распределены неравномерно, что отражает функциональную специализацию, а также объем кишечной флоры, присутствующей в данном отделе пищеварительного канала (Mowat and Agace, 2014).

Помимо неравномерного распределения вдоль пищеварительного тракта, разные субпопуляции макрофагов можно выделить относительно слоев стенки кишечной трубки. Для макрофагов собственной пластинки слизистой характерен ряд особенностей: высокая фагоцитарная активность, что выражается в экспрессии генов соответствующих рецепторных белков — CD206, CD36, Timd4 и Mertk (De Schepper et al., 2018; Shaw et al., 2018), а также способность к удалению гибнущих клеток — эфферецитозис (A-Gonzalez et al., 2017).

Общепринятыми маркерами макрофагов собственной пластинки слизистой кишки считают CD64, Mertk, CD11c, MHC-II и F4/80 (Tamoutounour et al., 2012). Другим характерным маркером является CX3CR1. Клетки, экспрессирующие данный маркер, обнаруживаются как в собственной пластинке слизистой, так и в более глубоких слоях: в подслизистом слое и мышечной оболочке (Bain et al., 2013; Muller et al., 2014).

Считается, что экспрессия CX3CR1 позволяет длинным отросткам, не нарушая целостность, проникать через эпителиальную выстилку. В некоторых работах, однако, эти клетки рассматриваются как дендритные (Bain and Schridde, 2018; Niess et al., 2005). Истощение популяции макрофагов собственной пластинки слизистой приводит к нарушению дифференцировки Lgr5⁺ прогениторных клеток и как следствие — увеличению глубины крипт и длины ворсинок (Sehgal et al., 2018). Несмотря на высокую фагоцитарную и бактерицидную активность, контакт макрофагов собственной пластинки слизистой с кишечной микрофлорой, относящейся к комменсалам, не вызывает воспалительной реакции (Smythies et al., 2005). Вероятно, это связано с высокой зависимостью фенотипа кишечных макрофагов от IL-10 (Zigmond et al., 2014). Нарушение этих взаимодействий может быть одной из причин развития колита (Shouval et al., 2016). Кроме того, секретируя IL-10 и IL-1β, макрофаги собственной пластинки оказывают выраженное влияние на популяцию Трег и Th17 кишки соответственно (Hadis et al., 2011; Shaw et al., 2012). У человека с применением маркеров CD14, HLA-DR, CD11c и CD11b можно различить, по меньшей мере, четыре субпопуляции макрофагов слизистой оболочки тонкой кишки, которые характеризуются высокой фагоцитарной активностью и сниженной чувствительностью к лигандам TLR-системы (Bain and Schridde, 2018).

Отдельная популяция макрофагов кишечной стенки обнаружена в области мышечной оболочки. В нормальном состоянии макрофаги, ассоциированные с мышечной оболочкой, отличаются высоким уровнем экспрессии CD163, Chi3I3 (хитиназо-3-подобный белок 1), Retnla и Arg1 (аргиназа 1), а также веретеновидной или звездчатой формой (Gabanyi et al., 2016). В настоящее время взаимному влиянию макрофагов мышечной оболочки и нейронов стенки кишки придается все большее значение в регуляции перистальтики (Veiga-Fernandes and Artis, 2018). Показано, что в области моторных нейронов межмышечного сплетения кишечной стенки локализованы макрофаги, экспрессирующие β2AR-адренорецепторы. Отмечено, что при кишечной инфекции нейроны межмышечного сплетения выделяют норадреналин, который влияет на макрофаги через β2AR-адренорецепторы, вызывая в них повышение экспрессии Chi3I3 и Arg1 (Gabanyi et al., 2016).

Другой механизм регуляции перистальтики осуществляется, вероятно, с помощью BMP2, выделяемым макрофагами мышечной оболочки толстой кишки. Установлено, что нейроны энтеральной системы экспрессируют рецептор BMPRII для соответствующего фактора. В ответ на воздействие BMP2 нейроны межмышечного сплетения выделяют M-CSF, что делает их неотъемлемым компонентом макрофагальной ниши в области мышечной оболочки толстого кишечника. Удаление макрофагов, ассоциированных с энтеральными нейронами, приводит к дискоординированности перистальтических сокращений. Сходная картина наблюдается при обеднении нормальной микрофлоры толстого кишечника. Назначение модельным животным антибиотиков приводит к снижению экспрессии гена Bmp2 макрофагами мышечной оболочки. Профиль секреции энтеральных нейронов также, видимо, зависит от объема бактериальной флоры, так как in vitro именно воздействие ЛПС вызывало синтез ими M-CSF (Muller et al., 2014).

Как уже отмечалось, макрофаги мышечной оболочки кишки характеризуются выраженным противовоспалительным фенотипом, их провоспалительная активация может приводить к нарушению перистальтики. Показано, что при попадании патогенной микрофлоры в кишечник происходит повышение продукции простагландина PGE₂ , который стимулирует синтез макрофагами iNOs и выделение NO, что, по мнению исследователей, лежит в основе нарушения перистальтики при воспалительных заболеваниях (Tajima et al., 2012).

В соответствии с современными данными, популяции резидентных макрофагов разных органов возникли в пренатальном периоде из тех или иных генераций прогениторных клеток (Ginhoux and Guilliams, 2016). Популяция макрофагов кишечной стенки представляет тот случай, когда в постнатальном периоде макрофаги эмбрионального происхождения почти полностью замещаются макрофагами костномозгового происхождения (Bain et al., 2014; Hine and Loke, 2019; Zigmond et al., 2012). При этом на модели у Ccr 2^–/– мышей показано, что именно классические моноциты Ly6C^hi постоянно мигрируют в стенку кишечника и дифференцируются в макрофаги (Bain et al., 2013).

Постоянная миграция моноцитов в стенку кишечника приводит к тому, что в ней формируется непрерывный континуум фенотипов, от типичного моноцитарного до макрофагального (рис. 10-1). Такой поток моноцитов получил называние «моноцитарный водопад» (the monocyte waterfall) (Bain et al., 2013). Изменения фенотипа осуществляются в следующей последовательности: Ly6C^hi CX3CR1^int MHC-II^– [идентичны с моноцитами крови, сохраняют экспрессию молекул, необходимых для миграции CCR2, L-селектин (CD62L), интегрины VLA-1 и LFA-1, Ly6C], далее появляется экспрессия MHC-II, затем снижение экспрессии молекул миграции, в том числе Ly6C, и в конечном итоге значительное повышение экспрессии CX3CR1 (Bain et al., 2013). Причем сходный моноцитарный «водопад» обнаружен в слизистой кишки и у человека от CD14^hi CCR2⁺ CD11c^hi -моноцитов до CD14^low CCR2^– CD11c^low зрелых макрофагов (Bernardo et al., 2018). Роль неклассических моноцитов в поддержании численности моноцитарно-макрофагальной системы стенки кишечника остается малоизученной.

По другим данным, все-таки значительное число долгоживущих самоподдерживающихся Tim4⁺ -макрофагов сохраняется в кишечнике мышей в постнатальном периоде, при этом они имеют как эмбриональное, так и костномозговое происхождение (De Schepper et al., 2018; Shaw et al., 2018). Для данной субпопуляции макрофагов характерна экспрессия генов Nova1 , Chrm2 и Efr3 b , обнаруживаются они в более глубоких слоях стенки кишки: в подслизистой оболочке и мышечной. Исчезновение долгоживущих макрофагов кишечной стенки приводит к нарушениям в сосудистом сплетении подслизистого слоя кишки и гибели нейронов энтеральной системы (De Schepper et al., 2018).

Причины постоянного рекрутинга моноцитов в стенку кишки неясны. Возможно, это связано с тем, что здесь вследствие постоянного контакта макрофагов с антигенами наблюдается их гибель и появление новых доступных макрофагальных ниш (Guilliams and Scott, 2017). Это согласуется с экспериментальными данными, в соответствии с которыми удаление микрофлоры с помощью антибиотиков замедляет моноцитарный «водопад», а первая волна миграции моноцитов совпадает с заселением микрофлорой кишечника в постнатальном периоде (Bain et al., 2014). Высказан и альтернативный взгляд. По мнению K. Molawi и соавт., причиной миграции моноцитов в те или иные органы является снижение пролиферативных потенций резидентных макрофагов эмбрионального происхождения, и рекрутинг костномозговых предшественников остается единственным способом поддерживать численность органной популяции макрофагов (Molawi et al., 2014). Почему этого не наблюдается в ЦНС, печени и других органах, неясно.

В связи с постоянной миграцией моноцитов в кишечную стенку в ней для дифференцировки в макрофаги и поддержания их фенотипа должны присутствовать все необходимые условия. Как и для других популяций макрофагов, критическое значение популяции макрофагов кишечной стенки имеют M-CSF/MCSFR-взаимодействия (MacDonald et al., 2010). Популяции макрофагов кишечной стенки обладают толерогенным фенотипом, для его поддержания необходим набор определенных факторов (Regoli et al., 2017). Так, большое значение для окончательной дифференцировки интестинальных макрофагов имеет TGFβ-сигналинг, действующий через транскрипционный фактор RUNX3 и вызывающий повышение экспрессии характерных маркерных белков CX3CR1, IL-10, интегрин αvβ5 (Lavin et al., 2014; Schridde et al., 2017). Кроме того, активация TGFβ-сигналинга приводит к активации программы самозамещения, так как вызывает экспрессию в макрофагах генов Ccl7 и Ccl8 , которые кодируют синтез соответствующих хемоаттрактантов моноцитов (Schridde et al., 2017). В кишечной стенке существует множество источников синтеза TGFβ, включая сами макрофаги (Fadok et al., 1998). NOTCH-сигналинг также, видимо, необходим для окончательной дифференцировки в макрофаги мигрирующих моноцитов. Источником лигандов данного сигнального пути является эпителий, экспрессирующий белки семействам Delta-like и Jagged (Ishifune et al., 2014; Schridde et al., 2017).

Трудно переоценить роль микробиоты в поддержании толерогенного фенотипа макрофагов кишки. Показано, что именно нормальная кишечная флора стимулирует синтез макрофагами IL-10 (Danne et al., 2017), а также обеспечивает обновление популяции макрофагов за счет миграции моноцитов (Bain et al., 2014). Нарушение IL-10 опосредованного влияния приводит к развитию спонтанных колитов (Zigmond et al., 2014). Перечень конкретных факторов, посредством которых нормальная кишечная флора влияет на фенотип макрофагов, остается малоизученным. Вероятно, это пока еще не идентифицированные полисахариды и короткоцепочечные жирные кислоты (Ciarlo et al., 2016; Danne et al., 2017). Подавление экспрессии провоспалительных генов может регулироваться также постоянным поглощением макрофагами апоптотических клеток (Cummings et al., 2016).

Все вышеперечисленное касается прежде всего дифференцировки макрофагов слизистой оболочки. Факторы, регулирующие формирование фенотипа макрофагов мышечной оболочки, менее изучены. Для данного процесса также важна роль M-CSF (Ciarlo et al., 2016), а также показано влияние норадреналина (Gabanyi et al., 2016). Несмотря на то что энтеральные нейроны действительно синтезируют M-CSF, они не единственный источник его синтеза (еще эндотелиоциты и интерстициальные клетки Кахаля); это согласуется с тем, что при отсутствии межмышечного нервного сплетения численность и свойства макрофагов мышечной оболочки сохраняются (Avetisyan et al., 2018).

Несмотря на то что в стенку кишечника постоянно мигрирует большое количество моноцитов, при воспалительных заболеваниях у человека, таких как болезнь Крона или неспецифический язвенный колит, популяция макрофагов заметно изменяется. В ней появляются незрелые моноциты/макрофаги с фенотипом CD14^hi CD11c^hi , количество которых значительно превосходит число зрелых макрофагов (Kamada et al., 2008). Незрелые CD14^hi -макрофаги отличаются провоспалительным фенотипом и секретируют такие цитокины, как TNFα, IL-1β, IL-6, IL-12, IL-23, CCL11 (Lampinen et al., 2013). На различных животных моделях установлено, что мигрирующие в стенку кишечника Ly6C^hi -моноциты отличаются повышенной чувствительностью к стимуляторам толл-подобных рецепторов TLR, также продуцируя большое количество провоспалительных цитокинов (Zigmond et al., 2012). При этом CX3CR1^hi -зрелые резидентные макрофаги сохраняют свой противовоспалительный фенотип (Bain et al., 2018). Механизмы рекрутирования провоспалительных моноцитов при колите сходны с таковыми при миграции моноцитов в стенку кишечника в нормальных условиях, то есть осуществляются посредством CCL2/CCR2-оси. Однако в случае воспалительных заболеваний могут подключаться дополнительные механизмы. Так, в области крипт при воспалении обнаруживается увеличение численности особой CD169⁺ CX3CR1^hi -субпопуляции макрофагов, которые стимулируют миграцию моноцитов посредством оси CCR2/CCR3/CCR5 — CCL8 (Asano et al., 2015; Li et al., 2017). В свою очередь, провоспалительные моноциты могут стимулировать миграцию в стенку кишки других эффекторных клеток, например, секретируя IL-23 — патогенных Т-клеток, CCL11 — эозинофилов (Arnold et al., 2016; Lampinen et al., 2013).

Причины того что мигрирующие моноциты сохраняют свой провоспалительный фенотип и не дифференцируются в зрелые макрофаги кишечника, неизвестны. Предполагают, что механизмы их дифференцировки при колите и других воспалительных явлениях нарушены. Вероятно, дифференцировке в направлении противовоспалительного фенотипа препятствует высокий уровень воспалительных цитокинов, что вызывает также сокращение жизни мигрирующих моноцитов. Например, при колите обнаружен высокий уровень IFNγ, который также может вызывать активацию экспрессии негативных регуляторов TGFβ-сигналинга, необходимого для полной дифференцировки макрофагов кишечника (Kamada et al., 2008; Monteleone et al., 2008). Другим фактором, способствующим сохранению воспалительного фенотипа моноцитов, вероятно, является гипоксия, так как делеция гена HIF-1 α препятствует развитию колита, вызванного применением сульфата натрия декстрана (Bäcker et al., 2017).

Кроме того, вероятно, дело не только в локальных факторах, препятствующих дифференцировке моноцитов в кишечнике. В соответствии с некоторыми данными, при колите отмечается моноцитоз, и моноциты, мигрирующие в кишечник, уже преддиференцированы в воспалительном направлении, что выражается в высоком уровне синтеза TNFα, iNOS, IL-6. Вероятно, это происходит за счет влияния IFNγ, выделяемого воспаленным кишечником, на моноцитарный росток красного костного мозга (Askenase et al., 2015; Nakanishi et al., 2018).

Несмотря на то что при «стерильном» воспалении в кишечнике мигрирующие моноциты стимулируют развитие заболевания, при кишечных инфекциях эти же мигрирующие моноциты проявляют выраженную бактерицидную активность. Блок рекрутинга воспалительных моноцитов у Ccr2 ^–/– -мышей приводит к неспособности организма сопротивляться развитию кишечной инфекции (Dunay et al., 2008).

При разрешении воспаления популяция макрофагов кишечной стенки снова изменяется, фактически возвращается к исходному состоянию. В кишечной стенке снижается число воспалительных моноцитов и малодифференцированных макрофагов и нарастает число зрелых резидентных CX3CR1^hi -макрофагов, которые стимулируют репаративные процессы (Qualls et al., 2006). Как ни странно, мигрирующие моноциты/макрофаги, вероятно, также принимают участие в восстановлении, так как эти процессы страдают при блокировке их рекрутинга у Ccr2 ^–/– -мышей (Farro et al., 2017). С этим согласуются данные об обнаружении специфической Ym1⁺ Ly6C^hi -субпопуляции моноцитов, участвующих в репаративных процессах (Ikeda et al., 2018). Судьба мигрировавших в кишечник моноцитов/макрофагов остается малоизученной. Как и в других органах, предполагается, что бóльшая часть их погибает из-за апоптоза, также не исключена возможность их дифференцировки в зрелые макрофаги (Caprioli et al., 2013).

Таким образом, популяция макрофагов кишечной стенки характеризуется рядом особенностей. Прежде всего для нее характерна высокая гетерогенность, которая определяется разными функциями того или иного отдела пищеварительной трубки, а также положением макрофагов в толще самой кишечной стенки. Популяция макрофагов кишечной стенки представляет собой уникальный случай сочетания нескольких способов поддержания численности. Макрофаги собственной пластинки слизистой постоянно обновляются за счет миграции моноцитов и так называемого моноцитарного «водопада», макрофаги более глубоких слоев (подслизистая оболочка, мышечная оболочка) представлены в большей степени долгоживущими самоподдерживающими макрофагами. Причины такого явления до сих пор мало изучены. В данном случае, видимо, наиболее ярко проявляется зависимость популяций макрофагов кишечной стенки от кишечной микрофлоры. Макрофаги слизистой оболочки чаще контактируют с антигенами, стало быть, чаще гибнут, поэтому и обновляются за счет мигрирующих моноцитов. Однако связь свойств макрофагов и кишечной микрофлоры также нуждается в дальнейших исследованиях. Стоит отметить, что функции, свойства и условия поддержания популяции макрофагов слизистой оболочки изучены значительно лучше по сравнению с макрофагами, ассоциированными с мышечной оболочкой. Также необходимы исследования роли и динамики каждой популяции при воспалении, кишечной инфекции, репаративных процессах.

Список литературы

A-Gonzalez N., Quintana J.A., García-Silva S. et al. Phagocytosis imprints heterogeneity in tissue-resident macrophages // J. Exp. Med. 2017.3 Vol. 214. P. 1281–1296. DOI: 10.1084/JEM.20161375.

Arnold I.C., Mathisen S., Schulthess J. et al. CD11c(+) monocyte/macrophages promote chronic Helicobacter hepaticus-induced intestinal inflammation through the production of IL-23 // Mucosal Immunol. 2016. Vol. 9. P. 352–363. DOI: 10.1038/MI.2015.65.

Asano K., Takahashi N., Ushiki M. et al. Intestinal CD169+ macrophages initiate mucosal inflammation by secreting CCL8 that recruits inflammatory monocytes // Nat. Commun. 2015. P. 6. DOI: 10.1038/ncomms8802.

Askenase M.H., Han S.J., Byrd A.L. et al. Bone-marrow-resident NK cells prime monocytes for regulatory function during infection // Immunity. 2015. Vol. 42. P. 1130–1142. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2015.05.011.

Avetisyan M., Rood J.E., Lopez S.H. et al. Muscularis macrophage development in the absence of an enteric nervous system // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2018.3 Vol. 115. P. 4696–4701. DOI: 10.1073/PNAS.1802490115.

Bäcker V., Cheung F.Y., Siveke J.T. et al. Knockdown of myeloid cell hypoxia-inducible factor-1α ameliorates the acute pathology in DSS-induced colitis // PLoS One. 2017. P. 12. DOI: 10.1371/JOURNAL.PONE.0190074.

Bain C.C., Bravo-Blas A., Scott C.L. et al. Constant replenishment from circulating monocytes maintains the macrophage pool in the intestine of adult mice // Nat. Immunol. 2014. Vol. 1510, N. 15. P. 929–937. DOI: 10.1038/ni.2967.

Bain C.C., Mowat A.M. Macrophages in intestinal homeostasis and inflammation // Immunol. Rev. 2014. Vol. 260. P. 102–117. DOI: 10.1111/IMR.12192.

Bain C.C., Oliphant C.J., Thomson C.A. et al. Proinflammatory role of monocyte-derived CX3CR1 int macrophages in Helicobacter hepaticus-induced colitis // Infect. Immun. 2018. P. 86. DOI: 10.1128/IAI.00579-17.

Bain C.C., Schridde A. Origin, differentiation, and function of intestinal macrophages // Front. Immunol. 2018. P. 9. DOI: 10.3389/FIMMU.2018.02733.

Bain C.C., Scott C.L., Uronen-Hansson H. et al. Resident and pro-inflammatory macrophages in the colon represent alternative context-dependent fates of the same Ly6Chi monocyte precursors // Mucosal. Immunol. 2013. Vol. 6. P. 498–510. DOI: 10.1038/mi.2012.89.

Bernardo D., Marin A.C., Fernández-Tomé S. et al. Human intestinal pro-inflammatory CD11c high CCR2+ CX3CR1+ macrophages, but not their tolerogenic CD11c– CCR2– CX3CR1– counterparts, are expanded in inflammatory bowel disease // Mucosal Immunol. 2018. Vol. 11. P. 1114–1126. DOI: 10.1038/S41385-018-0030-7.

Caprioli F., Bosè F., Rossi R.L. et al. Reduction of CD68+ macrophages and decreased IL-17 expression in intestinal mucosa of patients with inflammatory bowel disease strongly correlate with endoscopic response and mucosal healing following infliximab therapy // Inflamm. Bowel Dis. 2013. Vol. 19. P. 729–739. DOI: 10.1097/MIB.0B013E318280292B.

Ciarlo E., Heinonen T., Herderschee J. et al. Impact of the microbial derived short chain fatty acid propionate on host susceptibility to bacterial and fungal infections in vivo // Sci. Rep. 2016. P. 6. DOI: 10.1038/SREP37944.

Cummings R.J., Barbet G., Bongers G. et al. Different tissue phagocytes sample apoptotic cells to direct distinct homeostasis programs // Nature. 2016. Vol. 539. P. 565–569. DOI: 10.1038/NATURE20138.

Danne C., Ryzhakov G., Martínez-López M. et al. A large polysaccharide produced by Helicobacter hepaticus induces an anti-inflammatory gene signature in macrophages // Cell Host. Microbe. 2017. Vol. 22. P. 733–745. DOI: 10.1016/J.CHOM.2017.11.002.

De Schepper S., Verheijden S., Aguilera-Lizarraga J. et al. Self-maintaining gut macrophages are essential for intestinal homeostasis // Cell. 2018. Vol. 175. P. 400–415. DOI: 10.1016/J.CELL.2018.07.048.

Dunay I.R., DaMatta R.A., Fux B. et al. Gr1(+) inflammatory monocytes are required for mucosal resistance to the pathogen Toxoplasma gondii // Immunity. 2008. Vol. 29. P. 306–317. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2008.05.019.

Fadok V.A., Bratton D.L., Konowal A. et al. Macrophages that have ingested apoptotic cells in vitro inhibit proinflammatory cytokine production through autocrine/paracrine mechanisms involving TGF-beta, PGE2, and PAF // J. Clin. Invest. 1998. Vol. 101. P. 890–898. DOI: 10.1172/JCI1112.

Farro G., Stakenborg M., Gomez-Pinilla P.J. et al. CCR2-dependent monocyte-derived macrophages resolve inflammation and restore gut motility in postoperative ileus // Gut. 2017. Vol. 66. P. 2098–2109. DOI: 10.1136/GUTJNL-2016-313144.

Gabanyi I., Muller P.A., Feighery L. et al. Neuro-immune interactions drive tissue programming in intestinal macrophages // Cell. 2016. Vol. 164. P. 378–391. DOI: 10.1016/J.CELL.2015.12.023.

Ginhoux F., Guilliams M. Tissue-resident macrophage ontogeny and homeostasis // Immunity. 2016. Vol. 44. P. 439–449. DOI: 10.1016/j.immuni.2016.02.024.

Grainger J.R., Konkel J.E., Zangerle-Murray T., Shaw T.N. Macrophages in gastrointestinal homeostasis and inflammation // Pflügers Arch. — Eur. J. Physiol. 2017. Vol. 469. P. 527–539. DOI: 10.1007/s00424-017-1958-2.

Guilliams M., Scott C.L. Does niche competition determine the origin of tissue-resident macrophages? // Nat. Rev. Immunol. 2017. Vol. 17. P. 451–460. DOI: 10.1038/nri.2017.42.

Hadis U., Wahl B., Schulz O. et al. Intestinal tolerance requires gut homing and expansion of FoxP3+ regulatory T cells in the lamina propria // Immunity. 2011. Vol. 34. P. 237–246. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2011.01.016.

Hine A.M., Loke P. Intestinal macrophages in resolving inflammation // J. Immunol. 2019. Vol. 203. P. 593–599. DOI: 10.4049/JIMMUNOL.1900345.

Ikeda N., Asano K., Kikuchi K. et al. Emergence of immunoregulatory Ym1+Ly6Chi monocytes during recovery phase of tissue injury // Sci. Immunol. 2018. P. 3. DOI: 10.1126/SCIIMMUNOL.AAT0207.

Ishifune C., Maruyama S., Sasaki Y. et al. Differentiation of CD11c+CX3CR1+ cells in the small intestine requires Notch signalling // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2014. Vol. 111. P. 5986–5991. DOI: 10.1073/PNAS.1401671111/-/DCSUPPLEMENTAL/PNAS.201401671SI.PDF.

Kamada N., Hisamatsu T., Okamoto S. et al. Unique CD14 intestinal macrophages contribute to the pathogenesis of Crohn disease via IL-23/IFN-gamma axis // J. Clin. Invest. 2008. Vol. 118. P. 2269–2280. DOI: 10.1172/JCI34610.

Lampinen M., Waddell A., Ahrens R. et al. CD14+CD33+ myeloid cell-CCL11-eosinophil signature in ulcerative colitis // J. Leukoc. Biol. 2013. Vol. 94. P. 1061–1070. DOI: 10.1189/JLB.1212640.

Lavin Y., Winter D., Blecher-Gonen R., et al. Tissue-resident macrophage enhancer landscapes are shaped by the local microenvironment // Cell. 2014. Vol. 159. P. 1312–1326. DOI: 10.1016/j.cell.2014.11.018.

Li Q., Wang D., Hao S. et al. CD169 Expressing macrophage, a key subset in mesenteric lymph nodes promotes mucosal inflammation in dextran sulfate sodium-induced colitis // Front. Immunol. 2017. P. 8. DOI: 10.3389/FIMMU.2017.00669.

MacDonald K.P.A., Palmer J.S., Cronau S. et al. An antibody against the colony-stimulating factor 1 receptor depletes the resident subset of monocytes and tissue- and tumor-associated macrophages but does not inhibit inflammation // Blood. 2010. Vol. 116. P. 3955–3963. DOI: 10.1182/BLOOD-2010-02-266296.

Molawi K., Wolf Y., Kandalla P.K. et al. Progressive replacement of embryo-derived cardiac macrophages with age // J. Exp. Med. 2014. Vol. 211. P. 2151. DOI: 10.1084/JEM.20140639.

Monteleone G., Boirivant M., Pallone F., MacDonald T.T. TGF-beta1 and Smad7 in the regulation of IBD // Mucosal Immunol. 2008. Vol. 1. Suppl. 1. P. 50–53. DOI: 10.1038/MI.2008.55.

Mowat A.M., Agace W.W. Regional specialization within the intestinal immune system // Nat. Rev. Immunol. 2014. Vol. 14. P. 667–685. DOI: 10.1038/NRI3738.

Muller P.A., Koscsó B., Rajani G.M. et al. Crosstalk between muscularis macrophages and enteric neurons regulates gastrointestinal motility // Cell. 2014. Vol. 158. P. 300–313. DOI: 10.1016/J.CELL.2014.04.050.

Nakanishi Y., Sato T., Takahashi K., Ohteki T. IFN-γ-dependent epigenetic regulation instructs colitogenic monocyte/macrophage lineage differentiation in vivo // Mucosal Immunol. 2018. Vol. 11. P. 871–880. DOI: 10.1038/MI.2017.104.

Niess J.H., Brand S., Gu X. et al. CX3CR1-mediated dendritic cell access to the intestinal lumen and bacterial clearance // Science. 2005. Vol. 307. P. 254–258. DOI: 10.1126/SCIENCE.1102901.

Qualls J.E., Kaplan A.M., Van Rooijen N., Cohen D.A. Suppression of experimental colitis by intestinal mononuclear phagocytes // J. Leukoc. Biol. 2006. Vol. 80. P. 802–815. DOI: 10.1189/JLB.1205734.

Regoli M., Bertelli E., Gulisano M., Nicoletti C. The multifaceted personality of intestinal CX 3 CR1+ Macrophages // Trends Immunol. 2017. Vol. 38. P. 879–887. DOI: 10.1016/J.IT.2017.07.009.

Schridde A., Bain C.C., Mayer J.U. et al. Tissue-specific differentiation of colonic macrophages requires TGF-β receptor-mediated signalling // Mucosal Immunol. 2017. Vol. 10. P. 1387–1399. DOI: 10.1038/MI.2016.142.

Sehgal A., Donaldson D.S., Pridans C. et al. The role of CSF1R-dependent macrophages in control of the intestinal stem-cell niche // Nat. Commun. 2018. P. 9. DOI: 10.1038/S41467-018-03638-6.

Shaw M.H., Kamada N., Kim Y.G., Núñez G. Microbiota-induced IL-1β, but not IL-6, is critical for the development of steady-state TH17 cells in the intestine // J. Exp. Med. 2012. Vol. 209. P. 251–258. DOI: 10.1084/JEM.20111703.

Shaw T.N., Houston S.A., Wemyss K. et al. Tissue-resident macrophages in the intestine are long lived and defined by Tim-4 and CD4 expression // J. Exp. Med. 2018. Vol. 215. P. 1507–1518. DOI: 10.1084/JEM.20180019.

Shouval D.S., Biswas A., Kang Y.H. et al. Interleukin 1β mediates intestinal inflammation in mice and patients with interleukin 10 receptor deficiency // Gastroenterology. 2016. Vol. 151. P. 1100–1104. DOI: 10.1053/J.GASTRO.2016.08.055.

Smythies L.E., Sellers M., Clements R.H. et al. Human intestinal macrophages display profound inflammatory anergy despite avid phagocytic and bacteriocidal activity // J. Clin. Invest. 2005. Vol. 115. P. 66–75. DOI: 10.1172/JCI19229.

Tajima T., Murata T., Aritake K. et al. EP2 and EP4 receptors on muscularis resident macrophages mediate LPS-induced intestinal dysmotility via iNOS upregulation through cAMP/ERK signals // Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2012. P. 302. DOI: 10.1152/AJPGI.00264.2011.

Tamoutounour S., Henri S., Lelouard H. et al. CD64 distinguishes macrophages from dendritic cells in the gut and reveals the Th1-inducing role of mesenteric lymph node macrophages during colitis // Eur. J. Immunol. 2012. Vol. 42. P. 3150–3166. DOI: 10.1002/EJI.201242847.

Veiga-Fernandes H., Artis D. Neuronal-immune system cross-talk in homeostasis // Science. 2018. Vol. 359. P. 1465–1466. DOI: 10.1126/SCIENCE.AAP9598.

Zigmond E., Bernshtein B., Friedlander G. et al. Macrophage-restricted interleukin-10 receptor deficiency, but not IL-10 deficiency, causes severe spontaneous colitis // Immunity. 2014. Vol. 40. P. 720–733. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2014.03.012.

Zigmond E., Varol C., Farache J. et al. Ly6C^hi monocytes in the inflamed colon give rise to proinflammatory effector cells and migratory antigen-presenting cells // Immunity. 2012. Vol. 37. P. 1076–1090. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2012.08.026.

Уже в первых исследованиях с применением иммуногистохимического метода в почках были описаны макрофаги как клетки, положительные по маркерам MHC-II и F4/80, которые ассоциированы с проксимальными канальцами, собирательными трубочками, почечным тельцем; при этом в корковом веществе макрофаги обнаруживались в основном в области мозговых лучей (George et al., 2017). Описано изменение свойств макрофагов при переходе от коркового вещества к мозговому, что, видимо, связано с градиентом иона натрия (Berry et al., 2017).

Наравне с макрофагами в почках описаны CD11c⁺ -клетки, что указывает на наличие дендритных клеток (Brähler et al., 2018; Guil&liams et al., 2016; Kawakami et al., 2013). Совокупная популяция макрофагов и дендритных клеток составляет менее 1% всех клеток почки, при этом преобладают в ней именно дендритные клетки (George et al., 2017; Soos et al., 2006).

В связи с наличием общих маркеров разделение популяции дендритных клеток и макрофагов почек является сложной задачей, поэтому их часто описывают вместе как единую мононуклеарно-фагоцитарную систему почек, в которой в разных работах выделяют от 4 до 5 субпопуляций клеток (Kawakami et al., 2013; Salei et al., 2020).

Установлено, что CX3CR1⁺ CD11c⁺ -клетки формируют сеть и располагаются в тубулоинтерстициальном компартменте, а макрофаги — преимущественно в капсуле почки (Soos et al., 2006; Viehmann et al., 2018). Однако только 50% CD11c⁺ -клеток почки экспрессируют транскрипционный фактор ZBTB46, специфичный для дендритных клеток (Mere&dith et al., 2012). При этом ZBTB46⁺ -клетки почки локализуются вокруг сосудов, у них отсутствуют выраженные отростки. Таким образом, они не связаны с сетью CX3CR1⁺ CD11c⁺ -клеток, которые некоторыми исследователями рассматриваются как макрофаги (Stamatiades et al., 2016). Высокая экспрессия лектина Clec9a также указывает на значимую долю дендритных клеток в мононуклеарно-фагоцитарной системе почек (Salei et al., 2020). В других исследованиях фенотип макрофагов почки описывается как CD11c⁺ MHC-II⁺ F4/80⁺ CD64⁺ , дендритных клеток — CD45⁺ CD26⁺ CD11c⁺ MHC-II⁺ F4/80^neg/low (Guil&liams et al., 2016).

Считается, что в почках обнаруживаются макрофаги, развивающиеся из всех трех порций кроветворных предшественников, то есть из самых ранних кроветворных клеток стенки желточного мешка в рамках примитивного гемопоэза, далее из ЭМП стенки желточного мешка, а также кроветворных клеток дефинитивного кроветворения, возникающих из мезенхимы аорто-гонадо-мезонефральной зоны, заселяющих в дальнейшем печень и позднее красный костный мозг (см. рис. 8-2) (Epelman et al., 2014b; Hoeffel et al., 2015). Однако, как и в большинстве органов, соотношения макрофагов из разных источников происхождения на разных этапах онтогенеза изменяется (Munro and Hughes, 2017; Zhu et al., 2022).

Ранее 10–12-х суток развития у мышей в почках макрофаги не обнаружены, вероятно, из-за их небольшого количества (Rae et al., 2007). Начиная с 12,5-х суток в почках появляются макрофаги с фенотипом CD45⁺ CD11b^low F4/80^hi Ly6C^– , развивающиеся из ЭМП стенки желточного мешка. Однако CD45⁺ CD11b^hi F4/80^low Ly6C⁺ -моноциты отсутствуют (Hoeffel et al., 2015). Начиная с 13,5-х суток пренатального развития до 6-й недели постнатальной жизни количество макрофагов I генерации постепенно уменьшается, с 62 до 3% (Hoeffel et al., 2015). Причины уменьшения числа первых макрофагов в почках неизвестны, так как данная популяция обладает высокими потенциями к пролиферации и низким уровнем клеточной гибели. Вероятно, уменьшение числа макрофагов I генерации связано с увеличением числа макрофагов другого происхождения (Hoeffel et al., 2015).

Уменьшение числа макрофагов I генерации совпадает с появлением в почке моноцитов, их число резко нарастает между 13,5-ми и 16,5-ми сутками развития мыши, достигая 60%. В конечном итоге практически все макрофаги почки оказываются связанными с этой волной миграции моноцитов в почку (Epelman et al., 2014a; Hoeffel et al., 2015). Природа происхождения фетальных моноцитов, заселяющих почку, является предметом дискуссии. При этом в некоторых работах показано их происхождение из гемопоэтических клеток III генерации, заселяющих печень и красный костный мозг (Sheng et al., 2015). Однако Hoeffel и &соавт. установили, что бóльшая часть фетальных моноцитов, заселяющих почку, развивается в печени из мигрирующих туда эритромиелоидных клеток стенки желточного мешка (Hoeffel et al., 2015; Salei et al., 2020).

Причины смены генераций макрофагов в почке, как и в других орга&нах, недостаточно ясны. В настоящее время данное явление объясняют в основном с позиции наличия свободных макрофагальных ниш и их доступности в почке (Guilliams and Scott, 2017). Пока почка растет в пренатальном периоде, в ней появляются новые свободные макрофагальные ниши, которые заселяются макрофагами, развивающимися из преобладающих на данный момент кроветворных предшественников.

Несмотря на то что почка продолжает расти в постнатальном периоде, число макрофагов костномозгового происхождения невелико. Это связано с тем, что появляющиеся новые свободные макрофагальные ниши заселяются уже присутствующими размножающимися макрофагами предыдущей генерации (Guilliams and Scott, 2017). Однако повреждение почки может привести к увеличению доли популяции макрофагов костномозгового происхождения (Petrovic-Djergovic et al., 2015). Важнейшей сигнальной системой для рекрутинга макрофагов в почки считают Cx3cl1/Cx3cr1 (Liu et al., 2020; Zhu et al., 2022). При системной инфекции в условиях блока экспрессии Cx3cr1 наблюдают пониженный уровень миграции моноцитов в почку и как следствие прогрессирование инфекции и нарушение функций органа (Lionakis et al., 2013).

В небольшом числе исследований установлены различия в функционировании резидентных и мигрирующих моноцитов/макрофагов. Показано, что резидентные макрофаги более чувствительны к иммунным стимулам и более эффективно удаляют иммунные комплексы. Причины данного явления неясны, так как обе популяции макрофагов экспрессируют Fc-рецепторы FcγRI, FcγRII/III и FcγRIV на одинаковом уровне. При этом резидентные макрофаги экспрессируют на более высоком уровне Cx3cr1 и F4/80, более чувствительны к ЛПС и выделяют большее количество TNFα и IL-6 при воспалении (Liu et al., 2020). Однако в данном направлении нужны дальнейшие исследования.

Как и для других резидентных макрофагов, для макрофагов почки характерна специфическая транскрипционная программа: экспрессия Ahr, Nfatc1, Nfatc2 и Irf9 (Mass et al., 2016). Установлено, что Ahr регулирует продукцию NO и аргинина, также как и Irf9, активацию макрофагов (Climaco-Arvizu et al., 2016; Ganta et al., 2017). Nfatc1 и Nfatc2 регулируют синтез цитокинов и ответ на воспалительные стимулы (Elloumi et al., 2012). Однако влияние на поддержание численности, а также специфических свойств макрофагов почки указанных факторов остается практически не изученным.

Макрофаги почек выполняют множество функций, причем как в пренатальном периоде, так и в постнатальном. Особенно подчеркивается роль резидентных макрофагов в развитии почки. Показано, что резидентные макрофаги являются ключевым звеном в удалении гибнущих клеток (Erdösová et al., 2002), регуляции ветвления зачатка мочеточника, формировании нефронов, их кровоснабжении (Muthukrishnan et al., 2017; Rae et al., 2007).

Множество исследований касается роли макрофагов в развитии патологических процессов в почке. Так, отмечена ключевая роль макрофагов и моноцитов при остром повреждении почки в результате ишемии-реперфузии. Установлено, что в течение 2 ч после реперфузии в мозговом веществе значительно увеличивается число макрофагов (Celie et al., 2007), при этом удаление моноцитов/макрофагов из почки приводит к снижению выраженности повреждения (Jo et al., 2006). Стоит отметить, что это показано только на модели удаления макрофагов с помощью клодроната, когда уничтожается примерно 75% макрофагов почки. При уничтожении более 90% популяции снижения повреждения от ишемии-реперфузии не удается обнаружить (Feren&bach et al., 2012). Предполагается, что в случае воздействия клодроната в почке сохраняются макрофаги, стимулирующие репаративные процессы (Zhang et al., 2012).

Отмечена значительная роль макрофагов при развитии пиелонефрита. Установлено, что резидентные макрофаги в условиях данной патологии продуцируют CXCL1 и CCL2, что привлекает в почку нейтрофилы и моноциты. Интересно, что Ly6C⁺ -моноциты практически не участвуют в фагоцитозе бактерий. Однако продуцируют TNFα, который вызывает экспрессию CXCL2 в резидентных макрофагах, что позволяет нейтрофилам мигрировать в уротелий, синтезируя MMP9 (Schiwon et al., 2014).

Таким образом, необходимо отметить, что популяция макрофагов почки по сравнению с другими органами сравнительно мало изучена. В некоторой степени это связано с методическими сложностями, которые не позволяют четко разделить популяцию макрофагов и дендритных клеток в почках. Очень часто эти две популяции клеток рассматриваются вместе, что осложняет понимание роли макрофагов и дендритных клеток в норме и при развитии патологических процессов. В отличие от других органов, практически отсутствуют сравнительные исследования роли резидентных макрофагов почки и мигрирующих моноцитов/макрофагов костномозгового происхождения при развитии тех или иных процессов. Также необходимы исследования роли &транскрипционных факторов, характерных для резидентных макрофагов почки, в поддержании их численности и функционирования.

Список литературы

Berry M.R., Mathews R.J., Ferdinand J.R. et al. Renal sodium gradient orchestrates a dynamic antibacterial defense zone // Cell. 2017. Vol. 170. P. 860–874. DOI: 10.1016/J.CELL.2017.07.022.

Brähler S., Zinselmeyer B.H., Raju S. et al. Opposing roles of dendritic cell subsets in experimental GN // J. Am. Soc. Nephrol. 2018. Vol. 29. P. 138–154. DOI: 10.1681/ASN.2017030270.

Celie J.W.A.M., Rutjes N.W.P., Keuning E.D. et al. Subendothelial heparan sulfate proteoglycans become major L-selectin and monocyte chemoattractant protein-1 ligands upon renal ischemia/reperfusion // Am. J. Pathol. 2007. Vol. 170. P. 1865–1878. DOI: 10.2353/AJPATH.2007.070061.

Climaco-Arvizu S., Domínguez-Acosta O., Cabañas-Cortés M.A. et al. Aryl hydrocarbon receptor influences nitric oxide and arginine production and alters M1/M2 macrophage polarization // Life Sci. 2016. Vol. 155. P. 76–84. DOI: 10.1016/J.LFS.2016.05.001.

Elloumi H.Z., Maharshak N., Rao K.N. et al. A cell permeable peptide inhibitor of NFAT inhibits macrophage cytokine expression and ameliorates experimental colitis // PLoS One. 2012. P. 7. DOI: 10.1371/JOURNAL.PONE.0034172.

Epelman S., Lavine K.J., Beaudin A.E. et al. Embryonic and adult-derived resident cardiac macrophages are maintained through distinct mechanisms at steady state and during inflammation // Immunity. 2014. Vol. 40. P. 91–104. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2013.11.019.

Epelman S., Lavine K.J., Randolph G.J. Origin and functions of tissue macrophages // Immunity. 2014. Vol. 41. P. 21–35. DOI: 10.1016/j.immuni.2014.06.013.

Erdösová B., Hlávková L., Procházková J., Lichnovský V. Part of CD68+ macrophages in the clearence of apoptotic bodies in human metanephros // Biomed. Pap. Med. Fac. Univ. Palacky. Olomouc. Czech. Repub. 2002. Vol. 146. P. 41–45. DOI: 10.5507/BP.2002.008.

Ferenbach D.A., Sheldrake T.A., Dhaliwal K. et al. Macrophage/monocyte depletion by clodronate, but not diphtheria toxin, improves renal ischemia/reperfusion injury in mice // Kidney Int. 2012. Vol. 82. P. 928–933. DOI: 10.1038/KI.2012.207.

Ganta V.C., Choi M.H., Kutateladze A. et al. A MicroRNA93-interferon regulatory factor-9-immunoresponsive gene-1-itaconic acid pathway modulates M2-like macrophage polarization to revascularize ischemic muscle // Circulation. 2017. Vol. 135. P. 2403–2425. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.116.025490.

George J.F., Lever J.M., Agarwal A. Mononuclear phagocyte subpopulations in the mouse kidney // Am. J. Physiol. Renal. Physiol. 2017. Vol. 312. P. F640–F646. DOI: 10.1152/AJPRENAL.00369.2016.

Guilliams M., Dutertre C.A., Scott C.L. et al. Unsupervised high-dimensional analysis aligns dendritic cells across tissues and species // Immunity. 2016. Vol. 45. P. 669–684. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2016.08.015.

Guilliams M., Scott C.L. Does niche competition determine the origin of tissue-resident macrophages? // Nat. Rev. Immunol. 2017. Vol. 17. P. 451–460. DOI: 10.1038/nri.2017.42.

Hoeffel G., Chen J., Lavin Y. et al. C-Myb+ erythro-myeloid progenitor-derived fetal monocytes give rise to adult tissue-resident macrophages // Immunity. 2015. Vol. 42. P. 665–678. DOI: 10.1016/j.immuni.2015.03.011.

Jo S.K., Sung S.A., Cho W.Y. et al. Macrophages contribute to the initiation of ischaemic acute renal failure in rats // Nephrol. Dial. Transplant. 2006. Vol. 21. P. 1231–1239. DOI: 10.1093/NDT/GFK047.

Kawakami T., Lichtnekert J., Thompson L.J. et al. Resident renal mononuclear phagocytes comprise five discrete populations with distinct phenotypes and functions // J. Immunol. 2013. Vol. 191. P. 3358–3372. DOI: 10.4049/JIMMUNOL.1300342.

Lionakis M.S., Swamydas M., Fischer B.G. et al. CX3CR1-dependent renal macrophage survival promotes Candida control and host survival // J. Clin. Invest. 2013. Vol. 123. P. 5035–5051. DOI: 10.1172/JCI71307.

Liu F., Dai S., Feng D. et al. Distinct fate, dynamics and niches of renal macrophages of bone marrow or embryonic origins // Nat. Commun. 2020. P. 11. DOI: 10.1038/s41467-020-16158-z.

Mass E., Ballesteros I., Farlik M. et al. Specification of tissue-resident macrophages during organogenesis // Science. 2016. P. 353. DOI: 10.1126/SCIENCE.AAF4238.

Meredith M.M., Liu K., Darrasse-Jeze G. et al. Expression of the zinc finger transcription factor zDC (Zbtb46, Btbd4) defines the classical dendritic cell lineage // J. Exp. Med. 2012. Vol. 209. P. 1153–1165. DOI: 10.1084/JEM.20112675.

Munro D.A.D., Hughes J. The origins and functions of tissue-resident macrophages in kidney development // Front. Physiol. 2017. P. 8. DOI: 10.3389/FPHYS.2017.00837.

Muthukrishnan S.D., Ryzhov S., Karolak M. et al. A macrophage-based regenerative response to fetal kidney damage // Mech. Dev. 2017. Vol. S. P. S50. DOI: 10.1016/J.MOD.2017.04.094.

Petrovic-Djergovic D., Popovic M., Chittiprol S. et al. CXCL10 induces the recruitment of monocyte-derived macrophages into kidney, which aggravate puromycin aminonucleoside nephrosis // Clin. Exp. Immunol. 2015. Vol. 180. P. 305–315. DOI: 10.1111/CEI.12579.

Rae F., Woods K., Sasmono T. et al. Characterisation and trophic functions of murine embryonic macrophages based upon the use of a Csf1r-EGFP transgene reporter // Dev. Biol. 2007. Vol. 308. P. 232–246. DOI: 10.1016/J.YDBIO.2007.05.027.

Salei N., Rambichler S., Salvermoser J. et al. The kidney contains ontogenetically distinct dendritic cell and macrophage subtypes throughout development that differ in their inflammatory properties // J. Am. Soc. Nephrol. 2020. Vol. 31. P. 257–278. DOI: 10.1681/ASN.2019040419/-/DCSUPPLEMENTAL.

Schiwon M., Weisheit C., Franken L. et al. Crosstalk between sentinel and helper macrophages permits neutrophil migration into Iinfected uroepithelium // Cell. 2014. Vol. 156. P. 456–468. DOI: 10.1016/J.CELL.2014.01.006.

Sheng J., Ruedl C., Karjalainen K. Most tissue-resident macrophages except microglia are derived from fetal hematopoietic stem cells // Immunity. 2015. Vol. 43. P. 382–393. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2015.07.016.

Soos T.J., Sims T.N., Barisoni L. et al. CX3CR1+ interstitial dendritic cells form a contiguous network throughout the entire kidney // Kidney Int. 2006. Vol. 70. P. 591–596. DOI: 10.1038/SJ.KI.5001567.

Stamatiades E.G., Tremblay M.E., Bohm M. et al. Immune monitoring of trans-endothelial transport by kidney-resident macrophages // Cell. 2016. Vol. 166. P. 991–1003. DOI: 10.1016/J.CELL.2016.06.058.

Viehmann S.F., Böhner A.M.C., Kurts C., Brähler S. The multifaceted role of the renal mononuclear phagocyte system // Cell. Immunol. 2018. Vol. 330. P. 97–104. DOI: 10.1016/J.CELLIMM.2018.04.009.

Zhang M.Z., Yao B., Yang S. et al. CSF-1 signaling mediates recovery from acute kidney injury // J. Clin. Invest. 2012. Vol. 122. P. 4519–4532. DOI: 10.1172/JCI60363.

Zhu Q., He J., Cao Y. et al. Analysis of mononuclear phagocytes disclosed the establishment processes of two macrophage subsets in the adult murine kidney // Front. Immunol. 2022. Vol. 13. P. 953. DOI: 10.3389/FIMMU.2022.805420/BIBTEX.

Макрофаги в перитонеальной полости представляют собой обширную группу. У человека на перитонеальные макрофаги приходится более 50% перитонеальных лейкоцитов (Kubicka et al., 1996). Как у человека, так и у мыши резидентные тканевые макрофаги являются многочисленной популяцией клеток, которые обладают фагоцитарной активностью и выполняют функцию иммунного надзора в перитонеальной полости. Характерной чертой и маркером перитонеальных макрофагов является GATA6, который, как считают, является ведущим транскрипционным фактором, обеспечивающим выживание и формирование характерного фенотипа (Jayakumar et al., 2022). Имеется несколько исследований, показавших, что ключевым индуктором экспрессии GATA6 является ретиноевая кислота, которая также необходима для созревания мигрирующих моноцитов в перитонеальные макрофаги, сходные с резидентными (Gundra et al., 2017; Okabe and Medzhitov, 2014).

В соответствии с представлениями о фагоцитарно-макрофагальной системе ван Фюрта долгое время считалось, что перитонеальные макрофаги развиваются из мигрирующих моноцитов костномозгового происхождения (Davies and Taylor, 2015; van Furth, 1980). Однако с развитием современных методов исследований, позволяющих отслеживать путь дифференцировки тех или иных прогениторных клеток, установлено, что, вероятно, как и большинство резидентных макрофагов, перитонеальные макрофаги развиваются из фетальных моноцитов, созревающих в печени (Davies and Taylor, 2015). При этом, судя по большинству исследований, предшественниками этих фетальных моноцитов является вторая порция ЭМП, формирующихся в стенке желточного мешка и далее мигрирующих в печень зародыша (Hoeffel and Ginhoux, 2018, 2015). Однако, помимо макрофагов эмбрионального происхождения, в брюшной полости существует и вторая популяция макрофагов — костномозгового происхождения (см. рис. 9-2) (Bain et al., 2016; Hudson et al., 2020). В соответствии с другой моделью предшественниками всех резидентных макрофагов являются ЭМП стенки желточного мешка, которые уже на стадии экстраэмбрионального кроветворения дают начало макрофагам (Gomez Perdiguero et al., 2015).

Как практически все популяции резидентных макрофагов, перитонеальные макрофаги поддерживают свою численность в течение жизни за счет способности к пролиферации (Davies et al., 2011). Воздействие воспалительных стимулов приводит к истощению популяции перитонеальных макрофагов с последующим восстановлением их численности (Barth et al., 1995; Jayakumar et al., 2022). Однако показана возможность замещения резидентных перитонеальных макрофагов мигрирующими CCR2⁺ -моноцитами, принадлежащими к классической субпопуляции (то есть Ly6C⁺ у мыши и CD14⁺ у человека). Моноциты, попав в перитонеальную полость, дифференцируются в направлении фенотипа, практически не отличимого от перитонеальных макрофагов эмбрионального происхождения, и также могут длительное время поддерживать свою численность путем пролиферации. Степень схожести с исходными перитонеальными макрофагами является предметом дискуссий. Так, показано, что «новые» макрофаги отличаются более низкой экспрессией Tim4 , а также экспрессией других 1730 генов (Bain et al., 2016; Gundra et al., 2017). В настоящее время показано, что уровень экспрессии Tim4 сильно зависит от вида, пола и возраста животного (Bain et al., 2020).

Популяция перитонеальных макрофагов человека складывается из двух субпопуляций (Bain and Jenkins, 2018). У человека резидентная тканевая группа макрофагов обладает высокой фагоцитарной активностью и характеризуется высокой экспрессией рецептора комплемента суперсемейства иммуноглобулинов (CRIg) и низкой экспрессией CCR2 (Hogg et al., 2020; Irvine et al., 2016). Перитонеальные макрофаги костномозгового происхождения у человека характеризуются фенотипом CRIg^low , CCR2^hi (Irvine et al., 2016).

В последнее время была предпринята попытка более детально охарактеризовать субпопуляции перитонеальных макрофагов у человека. В ходе исследования у здоровых женщин на основе дихотомии CD14/CD16 было выявлено три субпопуляции: CD14⁺⁺ CD16^– , CD14⁺⁺ CD16⁺ и CD14^hi CD16^hi . При этом, судя по экспрессии GATA6, CD206 и HLA-DR, именно макрофаги с фенотипом CD14^hi CD16^hi являются резидентными зрелыми перитонеальными макрофагами человека (Ruiz-Alcaraz et al., 2018). Однако при различных патологических состояниях, в том числе циррозе печени и перитонеальных метастазах рака легких, не удалось однозначно установить соответствия между субпопуляциями перитонеальных макрофагов при патологии и норме (Chow et al., 2021; Ruiz-Alcaraz et al., 2016).

У мыши перитонеальные макрофаги также состоят из двух субпопуляций: большие и малые макрофаги (рис. 13-1). В условиях нормы среди перитонеальных макрофагов преобладают большие макрофаги (БПМ), содержащие большое число вакуолей в цитоплазме и имеющие высокий уровень экспрессии F4/80 и CD11b и низкий уровень экспрессии МНС-II (см. рис. 9-2). Помимо указанных маркеров, у них обнаруживается экспрессия Fc-рецепора CD64, CD49f (integrin-α6), лектина CD93 и Mer tyrosine kinase (MerTK) (Cassado et al., 2015). На основании экспрессии GATA6 считается, что именно данная популяция относится к эмбриональным макрофагам, является резидентной и самоподдерживающейся (Buechler et al., 2019). В условиях воспаления численность больших перитонеальных макрофагов резко снижается (Cassado et al., 2015).

У мыши популяции макрофагов костномозгового происхождения соответствует популяции малых перитонеальных макрофагов (МПМ), на которую приходится 10% макрофагов перитонеальной полости. Фенотип малых перитонеальных макрофагов характеризуется F4/80^low MHC-II^hi ICAM2^– CD64^– MerTK^– GATA6^– Tim4^– (Buechler et al., 2019), что у человека соответствует популяции клеток с низкой экспрессией рецептора комплемента суперсемейства иммуноглобулинов CRIg и высокой экспрессией CCR2 (Hogg et al., 2020). В настоящее время показано, что малые перитонеальные макрофаги, как и большие, отличаются гетерогенностью по экспрессии Tim4 и CD11c (Sohn et al., 2019). Перитонеальные макрофаги мыши и человека отличаются по транскрипции некоторых факторов. К примеру, у человека уровень экспрессии Gata6 в CRIg^low , CCR2^hi в перитонеальных макрофагах выше, чем в аналогичных малых перитонеальных макрофагах мыши (Irvine et al., 2016).

Как уже отмечалось, при воспалении соотношение субпопуляций макрофагов резко меняется, исчезают большие макрофаги и увеличивается доля малых макрофагов (Bou Ghosn et al., 2010; Cassado et al., 2015), это так называемая macrophage disappearance reaction (MDR) (Barth et al., 1995). Точные механизмы функционирования малых макрофагов в воспалительных реакциях еще предстоит изучить (Hogg et al., 2020). Восстановление численности макрофагов происходит примерно в течение 1 нед (Vega-Pérez et al., 2021). Причины уменьшения числа перитонеальных макрофагов при воспалении точно неизвестны. Предложено несколько объяснений: клеточная гибель, формирование агрегатов, миграция в органы брюшной полости (Vega-Pérez et al., 2021; Wang and Kubes, 2016).

У мышей при попадании бактерий в брюшную полость фагоцитирующие перитонеальные макрофаги прикрепляются к мезотелию и формируют многослойные агрегаты, что зависит от фактора коагуляции V, секретируемого макрофагами, и фибрина (Vega-Pérez et al., 2021; Zhang et al., 2019). Данные агрегаты блокируют распространение бактерий в брюшной полости. Помимо фагоцитарной активности, перитонеальные макрофаги выделяют набор цитокинов и хемокинов, которые обеспечивают миграцию лейкоцитов, в том числе моноцитов к очагам бактериальной инфекции (Hautem et al., 2017). При этом показано, что большие перитонеальные макрофаги секретируют G-CSF, GM-CSF, IL-1β, в то время как рекрутированные моноцит производные макрофаги TNFα, MIP-1α, и RANTES (CCL5) (Cain et al., 2013). В ходе разрешения воспаления ректрутированные моноциты дифференцируются в макрофаги с фенотипом, близким к таковому у резидентных перитонеальных макрофагов. Ведущая роль в этом процессе, вероятно, принадлежит ретиноевой кислоте (Gundra et al., 2017).

Помимо регуляции воспалительных реакций, перитонеальные макрофаги участвуют в репаративных процессах. При стерильном повреждении брюшины в этом место мигрируют перитонеальные макрофаги и закрывают образующийся дефект. При избыточности данного процесса это может приводить к формированию спаек (Zindel et al., 2021). При термическом повреждении капсулы печени наблюдается сходный процесс, при этом миграция осуществляется за счет взаимодействия рецептора CD44-макрофагов и гиалуроновой кислоты в области повреждения. Показано, что мигрирующие перитонеальные макрофаги участвуют в удалении погибших клеток (Wang, Kubes, 2016). Зависимость миграции перитонеальных макрофагов от экспозиции гиалуроновой кислоты также показана на модели повреждения кишки (Honda et al., 2021). Однако данные об участии перитонеальных макрофагов в репаративных процессах подтверждаются не во всех исследованиях. На модели повреждения печени CCl4 установлено, что перитонеальные макрофаги накапливаются на поверхности печени, но не мигрируют вглубь органа (Jin et al., 2021).

В настоящее время накоплено множество данных об участии перитонеальных макрофагов не только в защитных и репаративных реакциях, но также и в развитии патологических процессов, таких как опухолевый рост, а также опухолеподобных заболеваний, например эндометриоза. Установлено, что перитонеальные макрофаги способствуют развитию перитонеальных метастазов при раке желудка, легких, яичника (Chow et al., 2021; Etzerodt et al., 2020; Song et al., 2019). При этом увеличение числа перитонеальных макрофагов с фенотипом CD163⁺ Tim4⁺ в брюшной полости является неблагоприятным признаком (Etzerodt et al., 2020; Song et al., 2019). Специфическое удаление таких макрофагов из перитонеальной полости препятствует распространению метастазов рака яичника (Etzerodt et al., 2020). Считается, что проонкогенная активность Tim4⁺ -перитонеальных макрофагов связана с тем, что они, благодаря способности распознавать фосфатидилсерин, удаляют CD8⁺ Т-цитотоксичные лимфоциты, несущие фосфатидилсерин в больших количествах (Chow et al., 2021).

Помимо участия в развитии перитонеальных метастазов раковых опухолей, накоплен ряд фактов о роли перитонеальных макрофагов в развитии эндометриоза и симптомов, сопутствующих этой патологии. Установлено, что у женщин с эндометриозом отмечаются выраженные изменения в активности макрофагов (García-gómez et al., 2020; Hogg et al., 2020). При этом в одних исследованиях установлена ведущая роль факторов транскрипции раннего ответа c-Jun, c-Fos и AP-1 в активации перитонеальных макрофагов и отсутствии однонаправленной поляризации макрофагов, что согласуется с исследованиями на животных моделях эндометриоза (Beste et al., 2014; Yuan et al., 2016). Однако в других работах показано, что прогрессии эндометриоза способствует поляризация перитонеальных макрофагов в направлении противовоспалительного фенотипа (Bacci et al., 2009). Одним из возможных триггеров такой поляризации перитонеальных макрофагов может быть IL-17a, который продуцируется эктопическими эндометриоидными клетками (Ahn et al., 2015; Sikora et al., 2018). Установлено, что под влиянием IL-17a в макрофагах увеличивается экспрессия маркеров противовоспалительной активации (CD206, CCL7), что, однако, не усиливает пролиферацию и васкуляризацию эндометриоидных очагов (Miller et al., 2020). При этом в других исследованиях показано, что IL-17a способен стимулировать ангиогенез (Ahn et al., 2015), и это согласуется с данными о том, что перитонеальные макрофаги у больных эндометриозом продуцируют в больших количествах VEGF, что является одним из факторов роста очагов эндометриоза (Laganà et al., 2019; McLaren et al., 1996). В некоторых исследованиях указывается, что перитонеальные макрофаги, полученные от пациенток с эндометриозом, характеризуются признаками дисфункции, что выражается в нарушении фагоцитарной активности из-за недостаточной экспрессии MMP9 (Wu et al., 2005). Кроме того, перитонеальные макрофаги при эндометриозе, вероятно, обладают иммуносупрессивной активностью относительно NK-клеток (Yang et al., 2017).

Вместе с изменением активности перитонеальных макрофагов у пациенток с эндометриозом отмечается увеличение числа перитонеальных макрофагов. Уже упоминалось наличие двух популяций перитонеальных макрофагов у человека, которые различаются фенотипом и выполняемыми функциями CRIg^hi и CRIg^low . Несмотря на этот хорошо известный факт, исследований о численности каждой из этих популяций при эндометриозе практически нет (Hogg et al., 2020). Учитывая данные, в соответствии с которыми при эндометриозе в перитонеальных макрофагах отмечается повышение экспрессии как провоспалительных, так и противовоспалительных цитокинов (Beste et al., 2014; García-gómez et al., 2020), можно сделать вывод о смешанной популяции перитонеальных макрофагов и об отсутствии macrophage disappearance reaction (MDR) у человека при эндометриозе. Ранее было установлено, что воспаление, протекающее с высоким уровнем IL-4, не приводит к исчезновению резидентных перитонеальных макрофагов (Bain and Jenkins, 2018), что согласуется с данными о высокой концентрации IL-4 в перитонеальной жидкости пациентов с эндометриозом (Fan et al., 2018). Таким образом, высокая концентрация IL-4 в перитонеальной жидкости может приводить к накоплению резидентных перитонеальных макрофагов, которые могут способствовать инвазии и пролиферации клеток эндометрия. Однако данное предположение нуждается в дальнейших исследованиях.

Перитонеальные макрофаги представляют специфическую популяцию резидентных макрофагов, локализованную в брюшной полости. Как и другие популяции резидентных макрофагов, перитонеальные макрофаги ведут происхождение от эритромиелоидных кроветворных клеток, заселяющих печень. Далее в постнатальном периоде среди перитонеальных макрофагов появляются клетки костномозгового происхождения, число которых увеличивается при возникновении воспаления. Ключевое значение в поддержании идентичности перитонеальных макрофагов имеет транскрипционный фактор GATA6, чья экспрессия зависит от влияния ретиноевой кислоты. Учитывая описанную роль перитонеальных макрофагов в регуляции воспаления, репарации, а также развитии опухолей и опухолеподобных заболеваний брюшной полости, эти данные могут быть использованы для создания таргетной терапии тех или иных заболеваний. Однако в данном направлении необходимы дальнейшие исследования.

Список литературы

Ahn S.H., Edwards A.K., Singh S.S. et al. IL-17A Contributes to the eathogenesis of endometriosis by triggering proinflammatory cytokines and angiogenic growth factors // J. Immunol. 2015. Vol. 195. P. 2591–2600. DOI: 10.4049/jimmunol.1501138.

Bacci M., Capobianco A., Monno A. et al. Macrophages are alternatively activated in patients with endometriosis and required for growth and vascularization of lesions in a mouse model of disease // Am. J. Pathol. 2009. Vol. 175. P. 547–556. DOI: 10.2353/ajpath.2009.081011.

Bain C.C., Gibson D.A., Steers N.J. et al. Rate of replenishment and microenvironment contribute to the sexually dimorphic phenotype and function of peritoneal macrophages // Sci. Immunol. 2020. P. 5. DOI: 10.1126/SCIIMMUNOL.ABC4466.

Bain C.C., Hawley C.A., Garner H. et al. Long-lived self-renewing bone marrow-derived macrophages displace embryo-derived cells to inhabit adult serous cavities // Nat. Commun. 2016. Vol. 71, N. 7. P. 1–14. DOI: 10.1038/ncomms11852.

Bain C.C., Jenkins S.J. The biology of serous cavity macrophages // Cell. Immunol. 2018. DOI: 10.1016/j.cellimm.2018.01.003.

Barth M.W., Hendrzak J.A., Melnicoff M.J., Morahan P.S. Review of the macrophage disappearance reaction // J. Leukoc. Biol. 1995. DOI: 10.1002/jlb.57.3.361.

Beste M.T., Pfäffle-Doyle N., Prentice E.A. et al. Endometriosis: Molecular network analysis of endometriosis reveals a role for c-Jun-regulated macrophage activation // Sci. Transl. Med. 2014. P. 6. DOI: /10.1126/scitranslmed.3007988.

Bou Ghosn E.E., Cassado A.A., Govoni G.R. et al. Two physically, functionally, and developmentally distinct peritoneal macrophage subsets // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010. Vol. 107. P. 2568–2573. DOI: 10.1073/pnas.0915000107.

Buechler M.B., Kim K.W., Onufer E.J. et al. A Stromal niche defined by expression of the transcription factor WT1 mediates programming and homeostasis of cavity-resident macrophages // Immunity. 2019. Vol. 51. P. 119–130.

Cain D.W., O’Koren E.G., Kan M.J. et al. Identification of a tissue-specific, C/EBPβ-dependent pathway of differentiation for murine peritoneal macrophages // J. Immunol. 2013. Vol. 191. P. 4665–4675. DOI: 10.4049/JIMMUNOL.1300581.

Cassado A.D.A., D’Império Lima M.R., Bortoluci K.R. Revisiting mouse peritoneal macrophages: heterogeneity, development, and function // Front. Immunol. 2015. Vol. 6. P. 225. DOI: 10.3389/fimmu.2015.00225.

Chow A., Schad S., Green M.D. et al. Tim-4 + cavity-resident macrophages impair anti-tumor CD8+ T cell immunity // Cancer Cell. 2021. Vol. 39. P. 973–988.e9. DOI: 10.1016/J.CCELL.2021.05.006.

Davies L.C., Rosas M., Smith P.J. et al. A quantifiable proliferative burst of tissue macrophages restores homeostatic macrophage populations after acute inflammation // Eur. J. Immunol. 2021. Vol. 41. P. 2155–2164. DOI: 10.1002/EJI.201141817.

Davies L.C., Taylor P.R. Tissue-resident macrophages: then and now // Immunology. 2015. Vol. 144. P. 541–548. DOI: 10.1111/IMM.12451.

Etzerodt A., Moulin M., Doktor T.K. et al. Tissue-resident macrophages in omentum promote metastatic spread of ovarian cancer // J. Exp. Med. 2020. P. 217. DOI: 10.1084/JEM.20191869.

Fan Y., Chen H., Chen W. et al. Expression of inflammatory cytokines in serum and peritoneal fluid from patients with different stages of endometriosis // Gynecol. Endocrinol. 2018. P. 1–6. DOI: 10.1080/09513590.2017.1409717.

García-gómez E., Vázquez-martínez E.R., Reyes-mayoral C. et al. Regulation of inflammation pathways and inflammasome by sex steroid hormones in endometriosis // Front. Endocrinol. 2020. P. 10. DOI: 10.3389/fendo.2019.00935.

Gomez Perdiguero E., Klapproth K., Schulz C. et al. Tissue-resident macrophages originate from yolk-sac-derived erythro-myeloid progenitors // Nature. 2015. Vol. 518. P. 547–551. DOI: 10.1038/nature13989.

Gundra U.M., Girgis N.M., Gonzalez M.A. et al. Vitamin A mediates conversion of monocyte-derived macrophages into tissue-resident macrophages during alternative activation // Nat. Immunol. 2017. Vol. 18. P. 642–653. DOI: 10.1038/NI.3734.

Hautem N., Morelle J., Sow A. et al. The NLRP3 inflammasome has a critical role in peritoneal dialysis-related peritonitis // J. Am. Soc. Nephrol. 2017. Vol. 28. P. 2038–2052. DOI: 10.1681/ASN.2016070729.

Hoeffel G., Ginhoux F. Fetal monocytes and the origins of tissue-resident macrophages // Cell. Immunol. 2018. Vol. 330. P. 5–15. DOI: 10.1016/j.cellimm.2018.01.001.

Hoeffel G., Ginhoux F. Ontogeny of tissue-resident macrophages // Front. Immunol. 2015. Vol. 6. P. 486. DOI: 10.3389/FIMMU.2015.00486/BIBTEX.

Hogg C., Horne A.W., Greaves E. Endometriosis-associated macrophages: origin, phenotype, and function // Front. Endocrinol. (Lausanne). 2020. Vol. 11. P. 1–15. DOI: 10.3389/fendo.2020.00007.

Honda M., Kadohisa M., Yoshii D. et al. Directly recruited GATA6+ peritoneal cavity macrophages contribute to the repair of intestinal serosal injury // Nat. Commun. 2021. P. 12. DOI: 10.1038/S41467-021-27614-9.

Hudson Q.J., Ashjaei K., Perricos A. et al. Endometriosis patients show an increased M2 response in the peritoneal CD14^+low/CD68^+low macrophage subpopulation coupled with an increase in the T-helper 2 and T-regulatory cells // Reprod. Sci. 2020. Vol. 27. P. 1920–1931. DOI: 10.1007/s43032-020-00211-9.

Irvine K.M., Banh X., Gadd V.L. et al. CRIg-expressing peritoneal macrophages are associated with disease severity in patients with cirrhosis and ascites // JCI Insight. 2016. P. 1. DOI: 10.1172/jci.insight.86914.

Jayakumar P., Laganson A., Deng M. GATA6+ peritoneal resident macrophage: the immune custodian in the peritoneal cavity // Front. Pharmacol. 2022. P. 13. DOI: 10.3389/FPHAR.2022.866993.

Jin H., Liu K., Tang J. et al. Genetic fate-mapping reveals surface accumulation but not deep organ invasion of pleural and peritoneal cavity macrophages following injury // Nat. Commun. 2021. P. 12. DOI: 10.1038/S41467-021-23197-7.

Laganà A.S., Garzon S., Götte M. et al. The pathogenesis of endometriosis: molecular and cell biology insights // Int. J. Mol. Sci. 2019. P. 1–42.

McLaren J., Prentice A., Charnock-Jones D.S., Smith S.K. Vascular endothelial growth factor (VEGF) concentrations are elevated in peritoneal fluid of women with endometriosis // Hum. Reprod. 1996. Vol. 11. P. 220–223. DOI: 10.1093/oxfordjournals.humrep.a019023.

Miller J.E., Ahn S.H., Marks R.M., Monsanto S.P. IL-17A Modulates peritoneal macrophage recruitment and M2 polarization in endometriosis // Front. Immunol. 2020. Vol. 11, N. 11. P. 1–13. DOI: 10.3389/fimmu.2020.00108.

Okabe Y., Medzhitov R. Tissue-specific signals control reversible program of localization and functional polarization of macrophages // Cell. 2014. Vol. 157. P. 832–844. DOI: 10.1016/J.CELL.2014.04.016.

Ruiz-Alcaraz A.J., Carmona-Martínez V., Tristán-Manzano M. et al. Characterization of human peritoneal monocyte/macrophage subsets in homeostasis: Phenotype, GATA6, phagocytic/oxidative activities and cytokines expression // Sci. Rep. 2018. P. 8. DOI: 10.1038/S41598-018-30787-X.

Ruiz-Alcaraz A.J., Tapia-Abellán A., Fernández-Fernández M.D. et al. A novel CD14(high) CD16(high) subset of peritoneal macrophages from cirrhotic patients is associated to an increased response to LPS // Mol. Immunol. 2016. Vol. 72. P. 28–36. DOI: 10.1016/J.MOLIMM.2016.02.012.

Sikora J., Smycz-Kubańska M., Mielczarek-Palacz A. et al. The involvement of multifunctional TGF-β and related cytokines in pathogenesis of endometriosis. Immunol // Lett. 2018. Vol. 201. P. 31–37. DOI: /10.1016/j.imlet.2018.10.011.

Sohn M., Na H.Y., Ryu S.H. et al. Two distinct subsets are identified from the peritoneal myeloid mononuclear cells expressing both CD11c and CD115 // Immune Netw. 2019. P. 19. DOI: 10.4110/IN.2019.19.E15.

Song H., Wang T., Tian L. et al. Macrophages on the peritoneum are involved in gastric cancer peritoneal metastasis // J. Cancer. 2019. Vol. 10. P. 5377–5387. DOI: 10.7150/JCA.31787.

Van Furth R. Monocyte origin of Kupffer cells // Blood Cells. 1980. Vol. 6. P. 87–92.

Vega-Pérez A., Villarrubia L.H., Godio C. et al. Resident macrophage-dependent immune cell scaffolds drive anti-bacterial defense in the peritoneal cavity // Immunity. 2021. Vol. 54. P. 2578–2594.e5. DOI: 10.1016/J.IMMUNI.2021.10.007.

Wang J., Kubes P. A Reservoir of mature cavity macrophages that can rapidly invade visceral organs to affect tissue repair // Cell. 2016. Vol. 165. P. 668–678. DOI: 10.1016/J.CELL.2016.03.009.

Wu M.-H., Shoji Y., Wu Meng-Chi. Suppression of matrix metalloproteinase-9 by prostaglandin E 2 in peritoneal macrophage is associated with severity of endometriosis // Am. J. Pathol. 2005. Vol. 167. P. 1061–1069. DOI: 10.1016/S0002-9440(10)61195-9.

Yang H., Zhou W., Chang K. et al. The crosstalk between endometrial stromal cells and macrophages impairs cytotoxicity of NK cells in endometriosis by secreting IL-10 and TGF-β // Reproduction. 2017. Vol. 154. P. 815–825. DOI: 10.1530/REP-17-0342.

Yuan M., Li D., An M. et al. Rediscovering peritoneal macrophages in a murine endometriosis model. 2016. P. 1–9. DOI: 10.1093/humrep/dew274.

Zhang N., Czepielewski R.S., Jarjour N.N. et al. Expression of factor V by resident macrophages boosts host defense in the peritoneal cavity // J. Exp. Med. 2019. Vol. 216. P. 1291–1300. DOI: 10.1084/JEM.20182024.

Zindel J., Peiseler M., Hossain M. et al. Primordial GATA6 macrophages function as extravascular platelets in sterile injury // Science. 2021. P. 371. DOI: 10.1126/SCIENCE.ABE0595.

За последние 10–15 лет получены значительные результаты в изучении системы мононуклеарных фагоцитов млекопитающих, перевернувшие представления исследователей о пре- и постнатальном онтогенезе макрофагов. Произошла фактически тихая революция, которая стала возможна только с появление современных методов отслеживания поведения клеток на основе Cre-Lox-рекомбинации и создания трансгенных мышей.

Рассмотрев данные о динамике основных популяций макрофагов млекопитающих, можно сделать следующие выводы. Все популяции макрофагов млекопитающих формируются еще в пренатальном периоде. Мнения исследователей по этому вопросу не различаются, однако относительно источников формирования тех или иных макрофагов в пренатальном периоде ведутся споры. Пожалуй, только на счет микроглии все едины в своем мнении. Микроглия — это самая первая популяция макрофагов, в развитии которой отсутствовала моноцитарная стадия.

В постнатальном периоде ситуация в разных органах складывается по-разному. Наблюдается три варианта развития событий. В первой группе органов в нормальных условиях популяция резидентных макрофагов является практически полностью самоподдерживающейся и не зависящей от кроветворения в красном костном мозге. К таким органам относится прежде всего ЦНС, в которой доля макрофагов костномозгового происхождения на протяжении всего постнатального периода не превышает 1–2%. Сходная ситуация характерна для популяции эпидермальных макрофагов — клеток Лангерганса, резидентных макрофагов печени — клеток Купфера, хотя доля макрофагов костномозгового происхождения в данных случаях выше, чем в ЦНС, и составляет примерно 5–8%. Ко второй группе резидентных макрофагов можно отнести популяцию альвеолярных макрофагов и, пожалуй, макрофагов сердца, в которых доля макрофагов костномозгового происхождения неуклонно растет в постнатальном периоде, даже в нормальных условиях. И третья группа включает макрофаги слизистой оболочки пищеварительного тракта, а также дермальные макрофаги. В этих популяциях непрерывно идет обновление макрофагов за счет постоянной миграции моноцитов, то есть доля макрофагов костномозгового происхождения крайне высока.

С чем связана различная динамика популяций макрофагов в разных органах? Для объяснения описанного феномена была предложена концепция так называемой макрофагальной ниши, которая представляет собой клеточное и неклеточное микроокружение макрофага в том или ином органе. В случае если ниша на определенном этапе развития органа оказывается закрытой, например с помощью ГЭБ в ЦНС, или занятой, популяция макрофагов в постнатальном периоде оказывается отрезанной от костномозгового кроветворения, что и объясняет малое число макрофагов костномозгового происхождения в ЦНС, в эпидермисе и печени. В том же случае, когда происходит постоянная гибель макрофагов, а значит освобождение ниш и эти ниши постоянно доступны для мигрирующих моноцитов, можно ожидать большое число макрофагов костномозгового происхождения. Подобная картина наблюдается в популяции макрофагов слизистой оболочки пищеварительного тракта.

Несмотря на то что концепция макрофагальной ниши находит подтверждение в исследованиях, во многом представленное объяснение остается механистичным, в частности, не достает специфических характеристик конкретных ниш. В чем особенность, например, макрофагальной ниши клеток Купфера? Почему несмотря на портальный кровоток и поступление вместе с ним ЛПС и других PAMP резидентные макрофаги не гибнут в больших количествах, а если гибнут, то их число восполняются только за счет собственной локальной пролиферации? Ответа пока нет.

Наибольшие трудности в объяснении поведения популяций резидентных макрофагов возникают при патологических состояниях. В отличие от нормальных условий, когда уровень зависимости популяции макрофагов от костномозгового происхождения в разных органах варьирует, при повреждении любого органа отмечена массивная миграция моноцитов в очаг воспаления. При разрешении воспаления система органных макрофагов возвращается к исходному равновесию. Самая интересная ситуация, конечно, наблюдается в ЦНС, печени и эпидермисе. В соответствии с предсказаниями гипотезы макрофагальной ниши при повреждении органа резидентные макрофаги гибнут, освобождаются ниши, и число макрофагов костномозгового происхождения увеличивается. Однако в соответствии с большинством современных исследований этого не происходит, число макрофагов костномозгового происхождения после завершения воспалительного процесса фактически возвращается к исходному минимальному значению.

В связи с полученными экспериментальными данными возникает целый перечень взаимосвязанных проблем, которые требуют дальнейших экспериментальных исследований.

На первый взгляд, приведенный перечень проблем является уделом только фундаментальной науки. Однако если рассмотреть динамику каждой популяции резидентных макрофагов, станет ясно, что «новые» макрофаги, накапливающиеся в органе, часто приводят к персистированию воспаления, нарушению метаболизма жиров и т.д., не говоря уже о том, что постоянная миграция моноцитов в опухолевый очаг является неотъемлемым факторам его роста и метастазирования. В связи с этим все больше и больше исследователей рассматривают макрофаги как терапевтическую мишень или агент для стимуляции регенерации, лечения воспалительных и пролиферативных заболеваний. Разработка терапевтических подходов с привлечением макрофагов невозможна без понимания механизмов их гибели, пролиферации, а также формирования их специфического фенотипа. Насколько будут удачны попытки терапевтического применения макрофагов, зависит от дальнейших успехов в исследовании моноцитарно-макрофагальной системы.

RUNX1 — фактор транскрипции, который регулирует дифференцировку гемопоэтических стволовых клеток в зрелые форменные элементы крови, принадлежит к семейству генов факторов транскрипции RUNX.

c-Myb — фактор транскрипции, контролирует экспрессию генов в самых разных типах клеток у высших позвоночных и, как следствие, влияет на разнообразные клеточные процессы, от клеточного цикла до дифференцировки и выживания клеток. Лучше всего изучена роль в кроветворении, в котором играет значительную роль на всех стадиях дифференцировки.

PU.1 — фактор транскрипции, продукт протоонкогена Spi-1, является гемопоэтически специфичным членом семейства ets, который экспрессируется главным образом в моноцитах/макрофагах и В-лимфоцитах, необходим для дифференцировки миелоидного ростка в красном костном мозге.

c-Maf — фактор транскрипции, необходим для формирования иммуносупрессивного фенотипа макрофагов.

c-Jun — в сочетании с белком c-Fos образует фактор транскрипции раннего ответа AP-1 . Сначала он был идентифицирован как Fos-связывающий белок p39 и только позже был вновь открыт как продукт гена JUN . c-jun был первым обнаруженным онкогенным фактором транскрипции.

MafB (V-maf musculoaponeurotic fibrosarcoma oncogene homolog B) — фактор транскрипции (bZIP), который играет важную роль в регуляции гемопоэза. Необходим для дифференцировки моноцитов, макрофагов, подоцитов и островковых бета-клеток. Участвует в созревании F4/80.

ZEB2 (Zinc finger E-box-binding homeobox 2) — фактор транскрипции, регулирующий TGFβ-сигналинг.

ZBTB46 (Zinc finger and BTB domain containing 46) — является фактором транскрипции, идентифицированным в классических дендритных клетках, в норме поддерживает их в состоянии покоя.

Tie2 — мембранный белок, рецептор ангиопоэтина 1, регулирует ангиогенез, выживание, пролиферацию, миграцию, адгезию эндотелиальных клеток, обеспечивает целостность сосудистой стенки. Необходим для постнатального кроветворения.

Ahr (Aryl hydrocarbon receptor) — фактор транскрипции, первоначально считалось, что он функционирует в первую очередь как сенсор ксенобиотиков, а также как регулятор ферментов типа цитохром P450, которые их метаболизируют; недавно было обнаружено, что активируется (или деактивируется) также рядом эндогенных производных индола, таких как кинуренин, играет роль в регулировании иммунитета, поддержании стволовых клеток и клеточной дифференцировке, лиганды включают производные триптофана, такие как краситель индиго и индирубин, тетрапирролы, такие как билирубин, метаболиты арахидоновой кислоты липоксин A4 и простагландин G, модифицированные низкоплотные липопротеин, некоторые каротиноидов.

c-kit (CD117) — рецепторная тирозинкиназа, рецептор фактора стволовых клеток (SCFR), экспрессирован на поверхности гематопоэтических стволовых, а также некоторых других клеток, играет важную роль в регуляции выживания и пролиферации клеток, кроветворения, поддержания стволовых клеток, гаметогенеза, развития, миграции и функции тучных клеток, а также в меланогенезе.

Csf1 (M- CSF) — колониестимулирующий фактор 1, также известный как колониестимулирующий фактор макрофагов (M-CSF), представляет собой секретируемый цитокин, который вызывает дифференцировку гемопоэтических стволовых клеток в макрофаги или другие родственные типы клеток. M-CSF связывается с рецептором колониестимулирующего фактора 1 — CD115 (Csf1R).

GM-CSF — гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор, полипептидный цитокин, относится к группе гранулоцитарно-макрофагальных колониестимулирующих факторов вместе с IL-3 и IL-5. Стимулирует рост и дифференцировку гематопоэтических клеток линий гранулоцитов, макрофагов. В комбинации с эритропоэтином участвует в дифференцировке эритроцитов.

G-CSF — гранулоцитарный колониестимулирующий фактор (G-CSF или GCSF), также известный как колониестимулирующий фактор 3 (CSF 3), представляет собой гликопротеин, стимулирующий образование в красном костном мозге гранулоцитов и высвобождению их в кровоток.

PDGF (platelet-derived growth factor) — фактор роста тромбоцитов, играет важную роль в формировании кровеносных сосудов, росте кровеносных сосудов, пролиферации фибробластов, остеобластов, теноцитов, гладкомышечных клеток сосудов и мезенхимальных стволовых клеток, а также в их хемотаксисе.

VEGF (vascular endothelial growth factor) — фактор роста эндотелия сосудов, сигнальный белок, вырабатываемый клетками для стимулирования васкуло- и ангиогенеза. В настоящее время известно несколько различных факторов данного семейства.

HGF (hepatocyte growth factor) — регулирует рост клеток, пролиферацию, подвижность клеток, морфогенез путем активации сигнального каскада тирозинкиназы после связывания с протоонкогенным рецептором c-Met. Фактор роста гепатоцитов секретируется стромальными клетками и действует как многофункциональный цитокин на клетки преимущественно эпителиального происхождения.

Igf1 (insulin-like growth factor 1) — белок из семейства инсулиноподобных факторов роста по структуре и функциям похожий на инсулин. Он участвует в эндо-, ауто- и паракринной регуляции процессов роста, развития и дифференцировки клеток и тканей организма.

CD45 — тирозиновая протеинфосфатаза C рецепторного типа, общий лейкоцитарный антиген. Уровень экспрессии CD45 нарастает по мере дифференцировки гемопоэтических клеток от незрелых предшественников до зрелых форм, максимальный уровень представлен на зрелых лимфоцитах, необходима для активации Т-клеток.

MERTK — протоонкогенная тирозинпротеинкиназа MER, является членом MER/AXL/TYRO3 семейства киназных рецепторов, трансмембранный белок с двумя фибронектиновыми доменами типа III, двумя Ig-образными (иммуноглобулинообразными) доменами типа С2 и одним доменом тирозинкиназы, выполняет роль скавенджер-рецептора, необходима для клиренса апоптотических клеток.

AXL (Tyrosine-protein kinase receptor) — передает сигналы из внеклеточного матрикса в цитоплазму, связывая факторы роста, такие как витамин К-зависимый белок GAS, участвует в стимуляции пролиферации и выживания клеток, экспрессируется на дендритных клетках, макрофагах, NK-клетках, является ингибитором врожденного иммунного ответа. Функция активированного AXL в нормальных тканях включает эффективный клиренс апоптотического материала и подавление TLR-зависимых воспалительных реакций и активности естественных клеток-киллеров.

TIM-1 (T-cell immunoglobulin and mucin domain 1 или Hepatitis A virus cellular receptor 1, HAVCR1) — белок семейства TIM, которые являются гликопротеинами клеточной поверхности; в их структуре присутствуют иммуноглобулиноподобный домен, муциновый домен определенной длины, один трансмембранный домен и короткий C-концевой цитоплазматический фрагмент, экспрессирован преимущественно на клетках Th2 и действует как стимулятор в процессе активации T-лимфоцитов.

CD115 — рецептор колониестимулирующего фактора 1, также известного как колониестимулирующего фактора макрофагов (M-CSF).

CX3CR1 — рецептор хемокина фракталкина CX3CL1, необходим как для адгезии, так и миграции, обнаружен у моноцитов, некоторых макрофагов, лимфоцитов.

CCR2 — рецептор β-хемокинов млекопитающих класса интегральных мембранных белков, преимущественно отвечает за специфический хемотаксис моноцитов под влиянием хемокина MCP-1 (CCL2).

Ly6C — антиген дифференцировки моноцитов/макрофагов и эндотелиальных клеток, регулируемый интерфероном гамма, и может играть роль в развитии и созревании лимфоцитов, является членом мультигенного семейства Ly6 гликофосфатидилинозитол-заякоренных белков клеточной поверхности типа V. Он экспрессируется на клетках костного мозга, моноцитах/макрофагах, нейтрофилах, эндотелиальных клетках и субпопуляциях Т-клеток. Точная функция неизвестна, предполагается участие в миграции клеток, межклеточных взаимодействиях, в созревании иммунных клеток, активации макрофагов и продукции цитокинов.

S1PR5 — рецептор 5 сфингозин-1-фосфата представляет собой рецептор, связанный с G-белком, который связывает липидную сигнальную молекулу сфингозин-1-фосфата.

TIMD4 (TIM4) — экспрессируется на дендритных клетках и макрофагах, рецептор фосфатидилсерина, усиливающий поглощение апоптотических клеток, в том числе гибнущих Т-лимфоцитов. Вовлечен в Т-клеточные иммунные реакции, показана его как подавляющая (для наивных Т-клеток), так и стимулирующая функция (для активных Т-клеток).

Sall 1,3 — семейство генов транскрипционных факторов, кодирующих синтез белков типа цинковых пальцев (zinc finger), принадлежит к семейству эволюционно консервативных генов, обнаруживаемых у таких разнообразных видов, как Drosophila , C.elegans и позвоночных. Мутации в некоторых из этих генов связаны с врожденными нарушениями у человека, что указывает на их важность для эмбрионального развития.

GATA6 — транскрипционный фактор, считается важным для регуляции терминальной дифференцировки и/или пролиферации, принадлежит к семейству факторов транскрипции, характеризующихся их способностью связываться с последовательностью ДНК GATA.

ID1,3 — члены семейства ID белков спираль-петля-спираль (helix-loop-helix, HLH), лишены основного ДНК-связывающего домена, ингибируют транскрипцию за счет образования нефункциональных димеров, которые не способны связываться с ДНК. Для некоторых показано участие в регуляции роста, старения и дифференцировки клеток.

SPIC (Spi-C Transcription Factor) — транскрипционный фактор, контролирует развитие макрофагов, в том числе клеток Купфера и макрофагов красной пульпы селезенки, участвующих в элиминации стареющих форм эритроцитов и обмене железа.

NFATC (nuclear factor of activated T-cells, cytoplasmic) — представляет собой семейство транскрипционных факторов, играющих важную роль в иммунном ответе. Несколько членов семейства NFAT экспрессируются в большинстве клеток иммунной системы. NFAT также участвует в развитии сердечной, скелетной мускулатуры и нервной системы. NFAT был впервые обнаружен как активатор транскрипции IL-2 в Т-клетках (как регулятор Т-клеточного иммунного ответа).

Irf9 — регуляторный фактор IFN-9, принадлежит к семейству IRF. Фактор регуляции транскрипции, который опосредует передачу сигналов IFN I типа (IFNα и IFNβ).

Ms4a3 — ассоциированный с мембраной белок, расположенный в околоядерной области, но не на поверхности клетки, экспрессируется в базофилах и нейтрофилах крови, но не в лимфоцитах (Т-, В- и NK-клетках), зрелых моноцитах, эозинофилах, дендритных клетках.

AIF-1 (allograft inflammatory factor 1) — специфичен для микроглии, а также для мигрирующих макрофагов, экспрессируется в макрофагах/микроглии во время активации этих клеток, экспрессия повышается при повреждениия нерва, ишемии ЦНС и некоторых других заболеваний головного мозга.

Mgst1 (microsomal glutathione S-transferase 1) — микросомальная глутатион-S-трансфераза 1, семейство MAPEG (мембранно-ассоциированные белки метаболизма эйкозаноидов и глутатиона), состоит из шести человеческих белков, два из которых участвуют в производстве лейкотриенов и простагландина Е, важных медиаторов воспаления. Другие члены семейства, демонстрирующие активность глутатион-S-трансферазы и пероксидазы, участвуют в клеточной защите от токсичных, канцерогенных и фармакологически активных электрофильных соединений.

Chil1 (chitinase-3-like protein, Chi3I3, Ym1) — хитиназо-3-подобный белок 1 (CHI3L1), секретируемый гликопротеин, экспрессируется и секретируется различными типами клеток, включая макрофаги, хондроциты, фибробластоподобные синовиальные клетки, гладкомышечные клетки сосудов и звездчатые клетки печени. Биологическая функция неясна.

Arginase -1 (Arg1) — считается маркером противовоспалительной, прорегенераторной функции макрофагов, так как они используют аргиназу для превращения L-аргинина в L-орнитин, который является предшественником для полиаминов и пролиновых компонентов коллагена, важного компонента в восстановлении тканей.

Retnla (resistin like alpha, Fizz1) — секретируемый белок, продуцируемый макрофагами, эпителием и эозинофилами в ответ на воздействие IL-13.

SOCS-1,-3 (suppressor of cytokine signaling 1, 3) — супрессоры передачи сигналов цитокинов, являются цитокин-индуцируемыми негативными регуляторами передачи сигналов цитокинов, экспрессия индуцируется IL-2, IL-3, эритропоэтином, GM-CSF и IFNγ.

RIPK1 ,2 (receptor-interacting serine/threonine-protein kinase) — взаимодействующая с рецептором серин/треонин-протеинкиназа 1, 2 функционирует в различных клеточных путях, связанных как с выживанием, так и с гибелью клеток, играет роль в апоптозе и некроптозе.

PPAR- γ (Peroxisome proliferator-activated receptor gamma) — представляет собой ядерный рецептор типа II, функционирующий как фактор транскрипции, регулирует накопление жирных кислот и метаболизм глюкозы, в основном присутствует в жировой ткани, толстой кишке и макрофагах.

PLVAP (plasmalemma vesicle associated protein) — мембранный белок, компонент кавеолы, помимо регуляции их образования, регулирует проницаемость капилляров, участвует в трансэндотелиальной клеточной миграции лейкоцитов.

LAIR1 (leukocyte-associated immunoglobulin-like receptor 1, CD305) — ингибирующий рецептор, обнаруживаемый на NK-, Т- и B-клетках. Ингибиторные рецепторы регулируют иммунный ответ, чтобы предотвратить лизис клеток, распознаваемых как собственные.

CD14 — мембранный гликозилфосфатидилинозитол-связанный белок, экспрессированный на поверхности клеток миелоидного ряда, особенно макрофагах, компонент рецепторного комплекса CD14/TLR4/MD2, распознающего липополисахарид.

CD16 — мембранный белок суперсемейства иммуноглобулинов, низкоаффинный рецептор для Fc-фрагмента иммуноглобулинов G (IgG). Экспрессирован на поверхности естественных киллеров, нейтрофилов, моноцитов, макрофагов и определенных T-лимфоцитов, способен активировать дегрануляцию, фагоцитоз и окислительный взрыв, которые обеспечивают удаление опсонизированных патогенов нейтрофилами.

CD43 (лейкосиалин) — трансмембранный гликопротеин, является одним из основных поверхностных гликопротеинов Т-лимфоцитов и тимоцитов, моноцитов, гранулоцитов и определенных субпопуляций В-лимфоцитов, играет роль в активации Т-лимфоцитов при адаптивном иммунном ответе, клеточной адгезии, дифференцировке и апоптозе, является ко-рецептором E-селектина.

CD31 (platelet endothelial cell adhesion molecule, PECAM-1) — гликопротеин, мембранный белок из суперсемейства иммуноглобулинов, относится к классу молекул клеточной адгезии. Один из основных белков межклеточных контактов эндотелиальных клеток, обнаружен также в меньших количествах на циркулирующих тромбоцитах, моноцитах, нейтрофилах и на некоторых типах Т-клеток.

CD36 — мембранный белок, экспрессированный на поверхности клеток нескольких типов, особенно макрофагах; относится к классу B скавенджер-рецепторов. Связывает эритроциты, зараженные Plasmodium falciparum , окисленные липопротеины низкой плотности, фосфолипиды и жирные кислоты.

ICAM-1 (inter-cellular adhesion molecule 1, CD54 ) — член суперсемейства иммуноглобулинов, молекула клеточной адгезии, присутствующая в низкой концентрации на мембранах лейкоцитов и эндотелиальных клеток. При стимуляции цитокинами IL1-β и TNFα экспрессия ICAM-1 резко увеличивается. ICAM-1 является лигандом интегринового рецептора LFA-1, обнаруживаемого на лейкоцитах, которые при активации связываются с эндотелием посредством комплекса ICAM-1/LFA-1 и проникают в ткань.

ICAM-2 (inter-cellular adhesion molecule 2, CD102 ) — молекула клеточной адгезии из семейства молекул межклеточной адгезии (ICAM), присутствующая на мембранах лейкоцитов и эндотелиальных клеток. ICAM-2 является лигандом интегринового рецептора LFA-1, обнаруживаемого на лейкоцитах, которые при активации связываются с эндотелием и мигрируют в ткань.

VCAM1 (vascular cell adhesion protein 1, CD106 ) — член суперсемейства иммуноглобулинов, экспрессируется как в крупных, так и в мелких кровеносных сосудах только после стимуляции эндотелиальных клеток цитокинами.

E-selectin (Sele, CD62E ) — E-селектин, гликопротеин, находящийся на клеточной поверхности, относится к классу молекул клеточной адгезии; рецептор к некоторым углеводным лигандам лейкоцитов крови. Вырабатывается клетками эндотелия в случае воспалительного повреждения ткани, например инфицировании, и способствует рекрутированию нейтрофилов из циркулирующей крови к месту повреждения.

P-selectin (Selp, CD62 P ) — P-селектин, белок клеточной поверхности, относится к классу молекул клеточной адгезии, один из трех селектинов. P-селектин находится в особых гранулах эндотелиальных клеток (тельца Вайбеля–Паладе) и активированных тромбоцитов. В случае повреждения ткани и последующей активации эндотелия P-селектин способен быстро выходить из гранул на поверхность клетки, опосредует адгезию лейкоцитов к активированному эндотелию в процессе острого воспаления. Он может действовать совместно с E-селектином, осуществляя специфическую адгезию нейтрофилов и моноцитов.

L-селектин (LECAM-1, CD62L ) — представляет собой молекулу клеточной адгезии, обнаруженную у лейкоцитов и преимплантационного эмбриона, принадлежит к семейству белков селектина, которые распознают сиалилированные углеводные группы, играет важную роль как во врожденном, так и в адаптивном иммунном ответе, способствуя адгезии моноцитов и нейтрофилов к эндотелиальным клеткам при их миграции в очаг воспаления.

Siglecs (Sialic acid-binding immunoglobulin-type lectins) — белки клеточной поверхности, связывающие сиаловую кислоту, находятся в основном на поверхности иммунных клеток и представляют собой подмножество лектинов I-типа. Существует 14 различных Siglecs млекопитающих. Первым описан Sialoadhesin (Siglec-1/CD169 ), лектиноподобный адгезивный белок на макрофагах. Siglec-F (Siglec-5, CD170) экспрессируется моноцитами и нейтрофилами.

LYVE1 [Lymphatic vessel endothelial hyaluronan receptor 1, extracellular link domain containing 1 (XLKD1)] — белок, способный связываться с гиалуроновой кислотой, гомологичен CD44, является интегральным мембранным гликопротеином I типа, действует как рецептор и связывается как с растворимым, так и с иммобилизованным гиалуронаном (гиалуроновой кислотой). Экспрессия LYVE1 не ограничивается лимфатическими сосудами, но также наблюдается в синусоидах печени и эмбриональных кровеносных сосудах, экспрессируется некоторыми макрофагами.

RANTES (CCL5) — провоспалительный хемокин, стимулирующий миграцию лейкоцитов в очаг воспаления, является аттрактантом для Т-клеток, эозинофилов и базофилов, а также для моноцитов, естественных киллеров (NK), и дендритных клеток.

CD11b (интегрин альфа-M, αM) — мембранный белок, гликопротеин из надсемейства интегринов, играет роль в межклеточных адгезивных взаимодействиях моноцитов, макрофагов и гранулоцитов, также опосредует поглощение частиц, покрытых комплементом.

CD11c — мембранный белок, гликопротеин из надсемейства интегринов, альфа-субъединица интегрина αXβ2, рецептора фибриногена. Опосредует межклеточные взаимодействия в процессе воспалительной реакции. Играет важную роль в адгезии моноцитов и в хемотаксисе, экспрессирован преимущественно на моноцитах и гранулоцитах.

CD103 (интегрин, альфа Е) — экспрессируется на внутриэпителиальных лимфоцитах (как αβ T-клетках, так и γδ T-клетках) и на некоторых периферических регуляторных T-клетках (Treg), Т-клетках собственной пластинки слизистой, на дендритных клетках слизистой оболочки кишечника и брыжеечных лимфатических узлах.

VLA-1 (Very Late Antigen-1; интегрин α1 β1 ) — входит в группу коллаген-связывающих интегринов, экспрессирован на активированных Т-лимфоцитах, моноцитах, макрофагах.

VLA-6 (Very Late Antigen-6; интегрин α6 β1 ) — мембранный белок, гетеродимерный интегрин подсемейства β1-интегринов (рецепторы VLA), состоящий из альфа-цепи α6 (CD49f ) и бета-цепи β1 (CD29 ). VLA-6 является рецептором ламинина.

CD49F — альфа-цепь α6 интегрина α6β1 (VLA-6).

LFA-1 (интегрин αLβ2; Lymphocyte function-associated antigen 1) — мембранный белок, гетеродимерный интегрин подсемейства β2-интегринов, экспрессирован на поверхности T- и B-лимфоцитов, моноцитов, макрофагов и нейтрофилов. Участвует в рекрутировании этих клеток к участку воспаления. Связывается с ICAM-1 антиген-представляющих клеток и функционирует как молекула адгезии.

αvβ5 (интегрин альфа-V/бета-5) — интегрин, является рецептором для витронектина и в меньшей степени для фибронектина.

CD68 (макросиалин) — интегральный трансмембранный белок, играет роль в фагоцитарной активности тканевых макрофагов, как во внутриклеточном лизосомальном метаболизме, так и во внеклеточных взаимодействиях клетка-клетка и клетка-патоген. Связывается с лектинами и селектинами, что позволяет макрофагу заякориваться в определенном участке ткани. Способен быстро рециркулировать между эндосомами и лизосомами. Это позволяет макрофагу передвигаться по селектин-содержащей субстратной поверхности или по поверхности других клеток. Белок экспрессирован на моноцитах крови, тканевых макрофагах, присутствует на лимфоцитах, фибробластах и эндотелиальных клетках.

F4/80 — рецептор, участвующий в клеточной адгезии и, вероятно, в межклеточных взаимодействиях, особенно с участием клеток иммунной системы. Может играть роль в развитии регуляторных Т-клеток (Treg), у человека экспрессируется эозинофилами, у мышей — тканевыми макрофагами, моноцитами.

CD163 — высокоаффинный рецептор-мусорщик (скавенджер-рецептор) комплексов гемоглобин-гаптоглобин, в отсутствие гаптоглобина (с более низкой аффинностью) — гемоглобина, экспрессирован на клетках моноцитарно-макрофагального ряда, способен связываться с грамположительными и грамотрицательными бактериями.

CD169 (Siglec-1, sialoadhesin) — белок клеточной поверхности, связывающий сиаловую кислоту, находится в основном на поверхности иммунных клеток, относится к лектинам I типа.

CD206 (mannose receptor C-type 1) — рецептор маннозы, лектин С-типа, присутствует на поверхности макрофагов, незрелых дендритных клеток и синусоидальных эндотелиоцитах печени, также экспрессируется дермальными фибробластами и кератиноцитами человека. Рецептор распознает терминальные остатки маннозы, N-ацетилглюкозамина и фукозы на гликанах, прикрепленных к белкам некоторых микроорганизмов. Противовоспалительная функция включает связывание и выведение из кровотока гликопротеинов, высвобождаемых при воспалении (гидролазы, активатора тканевого плазминогена, миелопероксидазы нейтрофилов).

CD86 — представляет собой белок, конститутивно экспрессируемый на дендритных клетках, клетках Лангерганса и тканевых макрофагах, В-клетках (включая В-клетки памяти) и других антиген-презентирующих клетках. CD86 связываются в качестве лигандов с CD28 или CTLA-4. CD28 и CTLA-4 играют противоположную роль в стимуляции Т-клеток. Связывание с CD28 способствует ответу Т-клеток, тогда как связывание с CTLA-4 подавляет их.

CD64 — интегральный мембранный гликопротеин, известный как рецептор Fc, который связывает мономерные антитела типа IgG с высокой аффинностью, постоянно экспрессирован только на макрофагах и моноцитах. Может быть экспрессирован на гранулоцитах после активации клеток цитокинами, такими как IFNγ и G-CSF.

CD69 (ранний антиген активации T-лимфоцитов, CLEC2C) — мембранный белок, гликопротеин, относится к лектинам C типа, является ранним маркером пролиферации лимфоцитов. Белок экспрессирован на поверхности активированных T- и B-лимфоцитов, натуральных киллеров, нейтрофилов, эозинофилов, эпидермальных клеток Лангерганса и тромбоцитов.

CD71 (Transferrin receptor protein 1, TfR1) — необходим для импорта железа из трансферрина в клетки путем эндоцитоза, экспрессирует эндотелиоцитами капилляров ГЭБ, макрофагами ворсин плаценты и др.

CD73 — 5’-нуклеотидаза, заякоренная в мембране структурой гликозилфосфатидилинозитола (ГФИ). Катализирует дефосфорилирование пуриновых и пиримидиновых рибо- и дезоксирибонуклеозидмонофосфатов до их соответствующих нуклеозидов. Экспрессия повышается в условиях гипоксии, а также под влиянием TGFβ, интерферонов, TNFα, IL-1β и простагландина E₂ . CD73 способен передавать сигналы активации Т-клеток и опосредует адгезию лимфоцитов к фолликулярным дендритным клеткам и эндотелиоцитам.

CD226 — представляет собой гликопротеин, экспрессируемый на поверхности NK-клеток, тромбоцитов, моноцитов и Т-клеток, является членом суперсемейства иммуноглобулинов, содержащим 2 Ig-подобных домена V-набора, опосредует клеточную адгезию к другим клеткам.

KLF2, Kr ü ppel-like Factor 2 — белок, относится к семейству Круппель-подобных факторов транскрипции типа «цинковых пальцев», участвует в различных биохимических процессах в организме человека, включая развитие легких, эмбриональный эритропоэз, целостность эпителия, жизнеспособность Т-клеток и адипогенез.

KLF4, Kr ü ppel-like Factor4 — является членом семейства факторов транскрипции «цинковых пальцев» KLF, которое принадлежит к относительно большому семейству SP1-подобных факторов транскрипции. KLF4 участвует в регуляции пролиферации, дифференцировки, апоптоза и репрограммирования соматических клеток.

CD207 (лангерин) — представляет собой трансмембранный белок типа II, обнаружен как основная часть гранул Бирбека, представляет собой лектиновый рецептор С-типа на клетках Лангерганса, а у мышей также на дермальных интерстициальных CD103⁺ - и резидентных CD8⁺ - дендритных клетках в лимфатических узлах.

MARCO (Macrophage receptor with collagenous structure) — рецептор-мусорщик (scavenger receptor) класса А, способен связывать и фагоцитировать ассоциированные с патогенами молекулярные паттерны (PAMP), что приводит к поглощению бактерий и стимуляции воспаления, связывает апоптотические клетки, экспрессируется на тканевых макрофагах, циркулирующих моноцитах, дендритных и В-клетках.

CLEC4F (C-type lectin domain family 4 member F) — лектин С-типа, распознающий десиалилированные гликаны, считается высокоспецифичным белком макрофагов печени. Предполагается, что CLEC4F может участвовать в регуляции антигенной презентации гликолипидов клетками Купфера, а также в удалении десиалилированных тромбоцитов.

CLEC9A (C-type lectin domain family 9 member A, CD370 ) — мембранный белок класса лектинов типа С, входит в группу V. Экспрессирован на миелоидных клетках, CD14⁺ /CD16-моноцитах, дендритных клетках. Функционирует как рецептор эндоцитоза на небольшом подтипе миелоидных клеток, специализирующихся в захвате и процессировании материала мертвых клеток.

CLEC1b (CLEC-2) — лектин С-типа, который экспрессируется на В-лимфоцитах, гранулоцитах, моноцитах и дендритных клетках, а также на клетках Купфера и тромбоцитах, связывается с различными лигандами, включая муциноподобный белок подопланин (PDPN), ЛПС и другие индукторы воспаления могут повышать экспрессию CLEC-2, но это нехарактерно для всех субпопуляций макрофагов, в клетках Купфера выявляется на низком уровне, при этом он может участвовать в секреции провоспалительных цитокинов.

CD93 — мембранный белок из группы лектинов типа С, экспрессируется широким спектром клеток, таких как тромбоциты, B-лимфоциты, моноциты, микроглия и эндотелиальные клетки, функция заключается в межклеточной адгезии и клиренсе апоптотических клеток.

SIGNR1 (CD209b) — лектин С-типа, экспрессируемый на высоком уровне на макрофагах в маргинальной зоне селезенки, участвует в поглощении бактерий посредством распознания полисахаридов клеточной стенки.

PD-L1 — лиганд программируемой клеточной гибели 1, также известный как CD274, с PD-1 снижает пролиферацию антиген-специфических Т-клеток в лимфатических узлах, одновременно уменьшая апоптоз в регуляторных Т-клетках (противовоспалительных, супрессорных Т-клетках), что дополнительно опосредовано более низкой регуляцией гена Bcl-2.

Nr1h3 — ген, кодирующий Liver X receptor alpha (LXR-alpha ), LXRα и LXRβ образуют подсемейство суперсемейства ядерных рецепторов и являются ключевыми регуляторами функции макрофагов, контролируя программы транскрипции, участвующие в липидном гомеостазе и воспалении. Кроме того, они играют важную роль в локальной активации гормонов щитовидной железы через дейодиназы. Индуцируемый LXRα в высокой степени экспрессируется в печени, надпочечниках, кишечнике, жировой ткани, макрофагах, легких и почках, тогда как LXRβ экспрессируется повсеместно.

CRIg (VSIG4, V-set and immunoglobulin domain containing 4) — рецептор комплемента суперсемейства иммуноглобулинов, может быть негативным регулятором ответа Т-клеток, является рецептором для компонентов комплемента 3, C3b и iC3b, распознает грамположительные бактерии.

LT αβ — комплекс лимфотоксина α и β, белки суперсемейства цитокинов TNF, синтезируются лимфоцитами при их активации.

Гемоксигеназа 1 (HO-1) — фермент, который катализирует расщепление гема с образованием биливердина, ионов двухвалентного железа и монооксида углерода.

Ферропортин — представляет собой трансмембранный белок, который транспортирует железо изнутри клетки наружу. Ферропортин — единственный известный экспортер железа. В наибольших количествах обнаруживается в макрофагах, дуоденальных энтероцитах и гепатоцитах.

Gas6 — белок, участвующий в регуляции множества процессов. Секретируемый макрофагами Gas6 необходим для эффероцитоза (удаления) гибнущих клеток, секретируемый Gas6 связывает фосфотидилсерин на апототических клетках с ТАМ-рецепторами (Tyro3, Axl, Mer) макрофагов.