Macrofagul ca celula secretoare, functiile macrofagelor, activitatea citotoxica a macrofagelor

Macrofagul ca celula secretoare

Macrofagul secreta peste 75 de produsi diferiti ca structura chimica si efecte biologice, identificati in mediul de cultura al macrofagelor sanguine si peritoneale. Functiile lor efectoare si reglatoare, studiate in special in vitro, inca necesita confirmarea efectelor in vivo. Acesti produsi, secretati in mediu, moduleaza activitatea diferitelor celule si tesuturi, influenteaza procesul inflamator si fagocitoza. Sinteza si secretia lor este coordonata printr-un proces complex si variaza in functie de starea macrofagului. Astfel, unii compusi sunt sintetizati constitutiv, in toate stadiile (lizozim - LZ, compusi ai SC), altii sunt sintetizati in conditii speciale, stimulatoare (hidrolaze acide, proteinaze neutre, metaboliti ai acidului arahidonic). Dupa natura si activitatea produsilor secretati de catre macrofage, acestia se clasifica in trei categorii:

1. produsi enzimatici: enzime lizozomale, colagenaze, elastaze, activatorul plasminogenului - care actioneaza asupra proteinelor extracelulare;
2. produsi implicati in reactiile de aparare ale gazdei - LZ, proteine plasmatice, interferoni, compusi ai sistemului complement, factori antimicrobieni etc.;
3. produsi care moduleaza activitatea si diferentierea celulelor inconjuratoare: monokine, factori limfostimulatori, CSF, factorul stimulator al angiogenezei etc.

1. produsi enzimatici: secretia de enzime este determinata de activarea macrofagelor prin limfokine sau prin fagocitarea bacteriilor si complexelor imune.

Ex.: colagenaza - ataca peretii vasculari, tesutul perivascular, suprafetele articulare; elastaza - ataca fibrilele de elastina nativa prezenta in diferite structuri; activatorul plasminogenului - este o serinproteaza care transforma plasminogenul in plasmina, care activeaza la randul sau 3 cascade enzimatice (activarea C1 si C3, clivarea factorului Hageman al coagularii si producerea de kalicreina, liza fibrinei) -  aceste modificari cresc implicarea macrofagului in declansarea inflamatiei acute si in coagulare; hidrolaze lizozomale - sinteza lor este stimulata de contactul MF. cu peptidoglicanii si polizaharide bacteriene; aceste hidrolaze considerate initial ca avand rol doar in degradarea intracelulara, s-a dovedit ca sunt secretate si extracelular, in tesutul inflamat, prin exocitoza.

2.  produsi implicati in reactiile de aparare ale gazdei:

Ex.:- LZ sau muramidaza - este produs constitutiv de catre macrofage, independent de enzimele lizozomale, indiferent daca sunt stimulate sau nu, dar este secretat in proportie de 80% dupa stimulare; are efect bacteriolitic si stimulator al fagocitozei, iar uneori si efect antineoplazic, direct asupra membranei celulei tumorale; concentratia LZ in sange si urina creste in infectii; este prezent si in secretii, cu rol in apararea antiinfectioasa nespecifica a mucoaselor;

- proteine plasmatice: fibronectina cu rol de opsonina nespecifica, dar si de mediator al inflamatiei, determinand recrutarea fibroblastilor in tesuturile lezate, unde acestia prolifereaza si produc tesut cicatriceal; α-2-macroglobulina - inhibitor al proteazelor; transcobalamina II - implicata in transportul vitaminei B12; tromboplastina tisulara si factorii V,VII, IX si X - implicati in coagulare, ceea ce dovedeste implicarea macrofagului in coagulare, dar si in fibrinoliza;

- M-fagele sintetizeaza si secreta numeroase componente ale SC (dupa unii autori, chiar toate) ale caii clasice si alternative de activare; pe langa rolul lor in cascada de reactii enzimatice, cateva componente au si activitati deosebite: C3a favorizeaza liza celulelor tumorale de catre M-fage, C3b - pe langa rolul de opsonina, provoaca si eliberarea de hidrolaze acide lizozomale; anafilatox. C3a, C5a legate de M-fage influenteaza migrarea in vivo si in vitro, activitatea fagocitara si secretorie;

- factorul pirogen endogen (FPE) - hormon proteic, sintetizat exclusiv de M-fage, avand o actiune complexa: determina aparitia febrei datorita afectarii centrului termoreglarii din hipotalamus, mareste raspunsul LT fata de Ag, stimuleaza PMNN sa elibereze lactoferina, care se leaga de receptorii M-fagelor sechestrand fierul, ceea ce explica hiposideremia din infectii.

3. produsi care moduleaza activitatea si diferentierea celulelor inconjuratoare

- sub denumirea de monokine - descrisi o serie de mediatori de tip hormonal, care stimuleaza sau inhiba proliferarea si/sau functiile a diferite linii celulare, intervin in inflamatie etc.:

- IL-1 - proteina cu g.m. ~ 15.000 Da si ~ 35.000 Da (dupa unii autori aceasta forma ar fi complexata cu serumalbumina, dupa altii ar fi un precursor, ulterior clivat), descrisa initial sub denumirea de factor activator al limfocitelor (LAF). Efectele IL-1 asupra raspunsului imun sunt complexe, intervenind in proliferarea si diferentierea LB, exprimarea receptorilor, anticorpogeneza (direct sau prin intermediul limfocitelor Th); induce exprimarea de receptori si sinteza altor citokine (ex. IL-2); activeaza celulele endoteliale, inclusiv cele ale endoteliului vascular din vecinatatea centrului febrei din hipotalamus care secreta prostaglandine (PGE), astfel ca IL-1, desi nu traverseaza bariera hematoencefalica, constituie un factor pirogen endogen, hipertermia generata interferand cu multiplicarea bacteriana, cu replicarea virala si probabil cu ritmul de crestere al tumorilor; moduleaza reactiile inflamatorii, prin activarea PMN, stimularea hepatocitelor pentru producerea de proteine de faza acuta si stimularea producerii de PGE-2, fiind in parte raspunzatoare de proteoliza si casexia din infectiile cronice.

Functiile macrofagelor

Datorita capacitatii definitorii de fagocitoza si activitatii secretorii, macrofagele indeplinesc in organism mai multe functii:

I.         Functia de epurare (citocateretica) - este o functie dominanta sub raport cantitativ, ce consta in indepartarea celulelor senescente sau moarte si degradarea la subunitati chimice care vor fi reutilizate; recunoasterea acestor celule se face datorita pierderii acidului sialic din membrana lor si epuizarii ATP, datorita unor Ig preformate, prezente in serul normal. M-fagele splenice preiau Fe din Hb si il cedeaza transferinei (proteina chelatoare de Fe sintetizata de M-fage) care il transporta in maduva osoasa. Macrofagele participa si la procesele complexe care asigura vindecarea leziunilor inflamatorii si a ranilor infectate.

II.       Functia antixenica - consta in indepartarea particulelor straine (bacterii, virusuri, microfungi, protozoare) prin fagocitoza. Reprezinta expresia cea mai impresionanta a rolului endocitozei si al macrofagelor in fiziologia organismelor multicelulare, constituind o bariera antiinfectioasa importanta, chiar daca, din punct de vedere cantitativ, aceasta functie este de importanta secundara.

III.      Functia imunitara - macrofagele au numeroase functii esentiale in inductia si reglarea raspunsului imun, care se realizeaza prin cooperarea M-gelor cu limfocitele. M-fagele intervin in imunitatea mediata celular, umoral, in hipersensibilitatea de tip intarziat; prezinta si o activitate citotoxica.

Principalele modalitati de participare a M-fagelor in imunitate sunt urmatoarele:

1)     Inglobarea si prelucrarea Ag-lor- dupa inglobare, Ag-le sunt expuse unui catabolism partial, rezultand macromolecule cu g.m. mica, dar cu o imunogenitate amplificata; un procent mic de Ag este mentinut in M-fage intr-o forma protejata de degradare si eliminare, iar restul (Ag prelucrat) este expus pe membrana M-fagelor.

2)     Prezentarea Ag-lor - M-fagele au un rol esential in prezentarea Ag-lor catre celulele Th, Tc si LB, ca si in eliberarea unor mici cantitati de Ag imunogen timp indelungat;

3)     Cooperarea dintre M-fage-LT-LB-  necesara pentru realizarea ambelor forme de raspuns imun:

- imunitatea mediata umoral - diferentierea LB este dependenta de prezenta M-fagelor stimulate si a limfocitelor Th, fiind necesar un scurt contact;

- imunitatea mediata celular - interactiunea dintre M-fage si LT este esentiala; LT sensibilizate produc mediatori specifici ai imunitatii mediate celular, produsi in tesutul limfoid regional; de ex., MIF (macrophage inducing factor) stimuleaza localizarea M-fagelor circulante in tesutul infectat; alte limfokine amplifica endocitoza si activitatea microbicida.

* pentru a interactiona eficient, macrofagele si LT trebuie sa fie histocompatibile, respectiv sa expuna pe membranele lor molecule CMH cls.II identice.

Activitatea citotoxica a macrofagelor

M-fagele participa la functia de supraveghere imunitara a organismului, avand rolul de a

detecta si elimina, pe cale nefagocitara, orice celule mutante sau care, pe alte cai, au dobandit caractere non-self, care ar putea genera o clona anormala. Omorarea celulelor maligne se poate produce prin doua mecanisme, incomplet elucidate: citotoxicitate specifica si nespecifica:

- citotoxicitatea specifica - implica interventia LT si recunoasterea unor Ag specifice, inainte ca Mf. sa-si exercite actiunea; se produc astfel asa-numitele Mf."armate", citotoxic specifice; Mf. pot inhiba cresterea sau pot omori celulele tumorale prin fenomenul de ADCC (citotoxicitate anticorpo-dependenta), in care celulele tumorale invelite de anticorpi interactioneaza cu receptorii Fc de pe suprafata Mf.-lor, care se comporta ca celule Killer - macrofagele elimina factori citotoxici care perforeaza (perforine) si membrana celulei tinta.

- citotoxicitatea nespecifica - evolueaza ca o functie naturala, influentata de o serie de stimuli chimici si biologici.

Mecanismele biochimice ale citotoxicitatii M-fagelor

- TNF (tumor necrosis factor) - proteina de 17300 Da, activa pe celule tumorale ;

- efectul metabolitilor O₂ produsi de M-fage, care lezeaza direct sau potenteaza efectul citotoxic;

- alti factori citotoxici: proteinaze, C3a, stimularea celulelor NK, o deaminaza (arginaza) care determina depletia argininei cu efect citostatic, de inhibare a cresterii celulelor tumorale;

- actiunea NO3 si a intermediarilor reactivi ai azotului, activi si pe patogenii intracelulari.

Activitatea citotoxica se manifesta si in apararea antivirala. M-fagele elimina celulele infectate cu virusuri, fie direct (prin fagocitoza), fie indirect, prin actiunea IFNα produs, care stimuleaza citotoxicitatea celulelor Tc si/sau NK.

In ceea ce priveste fagocitele "profesioniste", nu este clara necesitatea prezentei a doua sisteme fagocitare, cu proprietati suprapuse partial. In general, se considera ca S.F.M. are, in mare masura, unele activitati complementare, controland, in special agentii infectiosi paraziti intracelular, fata de care PMN sunt ineficiente. Mf. ar fi, in plus, un sistem de sprijin pentru PMN in infectiile bacteriene acute, desi fagociteaza mai slab si nu au atatea sisteme bactericide ca PMN neutrofile. Activitatea lor bactericida poate fi, insa, marita de limfocitele sensibilizate cu care coopereaza, fie prin contact direct, intercelular, fie prin interventia mediatorilor specifici, Mf. fiind si celulele care declanseaza raspunsul imun specific.