Peritonealni makrofagi, rezidentni v mišjem tkivu, pri homeostazi, popravljanju, okužbi in tumorskih metastazah 1. del

1. Uvod

Peritonealna votlina ter plevralna in perikardialna votlina nastanejo iz embrionalnega koloma, votline, ki je posledica tvorbe embrionalne telesne stene, ki obsega mezoderm parietalne plošče in ektoderm, ter črevesne stene, ki obsega visceralno ploščati mezoderm in endoderm.

Celom zarodka je pomembna struktura v procesu nastajanja zarodka in njegov videz označuje razvoj zarodka v fazo blastociste. V fazi blastociste zarodek razvije vrečko, napolnjeno s tekočino, imenovano celom.

Embrionalni celom ima zelo pomembno vlogo pri embrionalnem razvoju. Zagotavlja okolje za prehranjevanje in dihanje zarodka ter lahko izloča odpadne snovi. Poleg tega lahko celom zarodka zagotovi tudi določeno zaščito za zarodek. Lahko rečemo, da se brez telesne votline zarodka zarodek ne more normalno razvijati.

Po drugi strani pa je imunost tudi eden bistvenih dejavnikov človekovega razvoja. Imuniteta lahko ščiti telo pred zunanjimi mikrobi in virusi, pomaga pa nam tudi v boju proti različnim boleznim. Ker imunski sistem zarodkov še ni povsem razvit, se zarodek za zaščito zanaša na materin imunski sistem.

Čeprav se morda zdi, da embrionalna telesna votlina in imunost nista povezani, med njima dejansko obstaja določena povezava. Več študij je pokazalo, da ima okolje v embrionalnem celomu vlogo pri razvoju imunosti. Na primer, v telesni votlini zarodka je nekaj rastnih dejavnikov, ki lahko spodbujajo razvoj imunskega sistema. Poleg tega tekočina v telesni votlini zarodka zagotavlja tudi prehrano in zaščito imunskih celic.

Skratka, razmerje med celomom zarodka in imunostjo je zelo tesno. Celom zarodka predstavlja dobro okolje za razvoj zarodka, zagotavlja pa tudi ugodne pogoje za razvoj imunskega sistema. Zato bi morali ceniti pomen koloma zarodka in se osredotočiti na zaščito in spodbujanje naše imunosti. S tega vidika moramo izboljšati našo imuniteto. Cistanche lahko bistveno izboljša imuniteto, ker mesni pepel vsebuje različne biološko aktivne sestavine, kot so polisaharidi, dve gobi, Huang Li itd. Te komponente lahko stimulirajo imunski sistem. Različne vrste celic v sistemu povečajo njihovo imunsko aktivnost.

Kliknite zdravstvene koristi cistanche

Proces, s katerim se oblikuje embrionalni celom, se je ohranil iz primitivnih superphyla Protostomia in Deuterostomia, tako da imajo nevretenčarji iz phyla Annelida, Mollusca, Echinodermata in Tunicata celomsko votlino, ki je anatomsko in razvojno enakovredna embrionalnemu celomu [2]. ki ustvarja peritonealno, plevralno in perikardialno votlino med embrionalnim razvojem sesalcev.

Peritonealno votlino pokriva peritonej, največja serozna membrana v telesu, s površino, ki je primerljiva s površino kože, sestavljena iz mezotelija, epitelija mezodermalnega izvora, bazalne membrane in submezotelijskega vezivnega tkiva.[ 3]

Parietalni peritonej obroblja notranjo površino trebušne stene, medtem ko se visceralni peritonej integrira s seroznimi plastmi intraabdominalnih organov.

Dvojna guba peritoneuma tvori mezenterij, ki povezuje trebušne prebavne organe s trebušno steno in služi kot kanal za žile, živce in limfne žile. Majhna količina peritonealne tekočine, ki jo izločajo mezotelne celice, služi kot mazivo v peritonealni votlini in preprečuje mehansko trenje med trebušnimi organi. Pri miših je bil skupni volumen peritonealne tekočine v dveh nedavnih poročilih ocenjen na približno 50–100 μL v stanju dinamičnega ravnovesja [4,5] in trdil je, da se razlikuje med samci in samicami (≈20 μL proti ≈100 μL) in, v slednjem se spremeni med estralnim ciklom.[6] Odtok peritonealne tekočine v limfni sistem omogoča recirkulacijo peritonealne tekočine [7] in se doseže skozi odprtine v mezoteliju, imenovane stomati, ki se večinoma nahajajo v diafragmi in omentumu [3].

Omentum je visceralno maščobno tkivo, ki se razvije s čezmernim razraščanjem mezenterija in vsebuje poseben vaskularni sistem in organizirano limfoidno tkivo, ki naj bi imelo pomembno vlogo pri obrambi pred peritonealno okužbo.[8] Peritonealna tekočina, ki odteka skozi diafragmo, se zbira v subperitonealnih limfnih prazninah, da doseže diafragmo, ki zbira limfne tokove, ki se odvajajo v mediastinalne bezgavke, medtem ko se peritonealna tekočina, ki odteka skozi omentum, zbira v omentalnih limfnih žilah, ki se nato zbirajo v intestinalnem limfnem deblu, ki povezuje s torakalnim kanalom skozi cisterno chyli.[3] Drenaža peritonealne votline omogoča nadzor nad peritonealno homeostazo in recirkulacijo levkocitov, vendar poveča tveganje za širjenje patogenov in metastatskih tumorskih celic.

Peritonealna votlina je izpostavljena dvema glavnima patologijama, okužbi in tumorskim metastazam, ki sta na splošno povezani z visoko smrtnostjo zaradi lahkega širjenja patogenov ali tumorskih celic po intraabdominalnih organih in zaradi anatomskih značilnosti peritonealne votline, ki močno ovirajo razvoj učinkovitih zdravil proti tem boleznim. Čeprav je peritonealna votlina zaprt prostor, ki ni zlahka izpostavljen vdorom patogenov, kot so tisti, ki prodrejo v kožo, pljuča ali črevesje, lahko pride do okužb peritoneja zaradi izgube celovitosti črevesne stene (ki jo povzročajo razjede, strangulacija kile). vnetje slepiča ali rast tumorja), jetrna ciroza, naključne poškodbe trebuha, abdominalna operacija ali peritonealna dializa.

Peritonealna votlina je izpostavljena tudi poškodbam v parietalnem ali visceralnem peritoneju, ki jih povzročijo travme, okužbe ali abdominalne operacije, kar lahko povzroči peritonealne adhezije. Dodatne patologije peritonealne votline vključujejo – peritonealno endometriozo, ki vključuje nastanek ektopičnega vaskulariziranega endometrijskega tkiva v peritoneju, povezano s kroničnim vnetjem – peritonealni avtoimunski serozitis, kronično vnetje peritoneja, ki ga povzročajo avtoimunske bolezni, kot je Crohnova bolezen in – pooperativne peritonealne adhezije.[3,9,10]

Imunska obramba pred peritonealno okužbo in tumorskimi metastazami temelji na prvi liniji lokalne obrambe, ki jo podpirajo rezidenčne peritonealne imunske celice, prisotne v peritonealni votlini v stanju dinamičnega ravnovesja, z lastnostmi prirojenega zaznavanja in odzivanja imunosti. Drugo linijo imunske obrambe v peritonealni votlini zagotavljajo funkcionalne enote limfoidnega tkiva, povezane z maščobnim tkivom, ki se nahajajo v omentumu, mezenteriju ali gonadnem maščevju, imenovane z maščobo povezani limfoidni grozdi (FALC) ali mlečne pike za omentalne FALC. [8] FALC imajo strukturno organizacijo, podobno tisti, ki jo najdemo v sekundarnih limfoidnih organih, vključno s stromo na osnovi retikularnih celic, predelki celic B in T ter specializiranimi krvnimi in limfnimi žilami, ki omogočajo migracijo levkocitov v peritonealno votlino in iz nje.[8]

Rezidentne peritonealne imunske celice vključujejo v tkivu rezidentne peritonealne makrofage, na splošno imenovane veliki peritonealni makrofagi (LPM) in celice B1. Nedavni eksperimentalni dokazi so razkrili, da LPM poleg svoje primarne fagocitne funkcije izpolnjujejo različne homeostatske, popravljalne in imunološke obrambne funkcije, ki odražajo prej nepričakovano funkcionalno plastičnost.[11] Peritonealne celice B1 veljajo za prirojene celice B, ki konstitutivno proizvajajo naravni IgM in zagotavljajo lokalno imunsko zaščito pred številnimi patogeni.

Poleg tega celice B1 aktivno proizvajajo IgM kot odgovor na viruse, bakterije, glive in parazite.[12] Prva linija imunosti v peritonealni votlini pri sesalcih, ki temelji na obrambnih mehanizmih, posredovanih s fagociti in protitelesi, ki jih podpirajo LPM in celice B1, spominja na primitivne obrambne mehanizme, ki jih vzdržujejo različne populacije kolomocitov, prisotnih v celomični votlini nevretenčarjev.[ 13–15] Strategije imunske obrambe v celomskih votlinah so bile torej zelo ohranjene skozi celotno evolucijo od nevretenčarjev do višjih vretenčarjev.

V tem pregledu razpravljamo o nedavnih dokazih, ki so razširili naše znanje o biologiji LPM z opisom mehanizmov zamenjave rezidenčnega embrionalnega LPM z rezidenčnimi LPM, pridobljenimi iz monocitov kostnega mozga (moLPM), kar povzroči fenotipski in funkcionalni spolni dimorfizem LPM, in razkrivajo, kako LPM, prosti v tekočem okolju v stanju dinamičnega ravnovesja, izvajajo popravljalne in imunske obrambne funkcije, tako da tvorijo trombom podobne strukture kot odziv na peritonealno poškodbo in dinamične agregate LPM, vezane na mezotelij, po bakterijski okužbi.

Poleg tega nedavni eksperimentalni dokazi potrjujejo, da lahko peritonealni tumorji spodkopljejo metabolizem LPM, kar vodi do pridobitve funkcij, ki spodbujajo tumor, ki pa bi jih kljub temu lahko odpravili z eksperimentalnimi strategijami, ki blokirajo s tumorjem povzročeno subverzijo delovanja LPM, kar bi lahko bila osnova za razvoj novih imunoterapevtskih pristopov proti metastazam peritonealnega tumorja, ki temeljijo na reprogramiranju makrofagov.

2. Identiteta velikih peritonealnih makrofagov

LPM so dolgoživi makrofagi, rezidentni v tkivih, ki nastanejo med embrionalnim življenjem, razvojno in funkcionalno pa so omejeni na peritonealno votlino, v nasprotju z drugimi populacijami peritonealnih imunskih celic, ki se rekrutirajo v peritonealno votlino in ponovno krožijo na druge lokacije v stanju dinamičnega ravnovesja, in v patoloških pogojih. Ti vključujejo v stanju dinamičnega ravnovesja celice B1, ki skupaj z LPM tvorijo veliko večino celic, pridobljenih s peritonealno izpiranjem, in nizek odstotek SPM, pridobljenih iz monocitov (za majhne peritonealne makrofage), celice B2, celice T, celice NK , prirojene limfoidne celice in mastociti.[11]

Kot je poglobljeno razloženo v tem pregledu, so raziskave, izvedene v zadnjih letih, pokazale, da LPM ne le izpolnjujejo peritonealne homeostatske funkcije, ampak sodelujejo tudi pri popravljanju poškodb tkiva, ki jih povzročajo vnetja in okužbe, ter obrambi pred mikrobno okužbo. Poleg tega LPM prispevajo k večini peritonealnih patologij, zlasti k metastazam peritonealnega tumorja, pa tudi k peritonealni endometriozi, avtoimunskemu serozitisu in pooperativnim adhezijam.

Rezidenčni embrionalni LPM so celice CD11b plus F4/80hi MHC-II−, ki izražajo niz markerjev, ki označujejo tkivne rezidentne makrofage, kot so CD14, CD64 in MerTK.[16,17]

Poleg tega se zdi, da makrofagi, rezidentni v tkivih, ki se nahajajo v seroznih votlinah telesa, ki obsegajo LPM in makrofage, ki so rezidenčni v plevralni in perikardialni votlini, delijo izražanje transkripcijskega faktorja GATA6, čistilnega receptorja Tim4 in M -CSF receptor CFSR1 [11,18] Poleg tega je za rezidenčne embrionalne LPM značilno izražanje več celičnih površinskih receptorjev, ki odražajo homeostatske, popravljalne, regulacijske in obrambne funkcije LPM, vključno z molekulami, vključenimi v adhezijo in lokalizacijo LPM, kot je ICAM -2 (CD102), CD11b, CD49f, CD73 in CD62P,[19] prepoznavanje in odstranjevanje mrtvih celic, kot so CD36, CD93, CD163, Tim4, MerTK, MARCO in MSR1,[4,16,20 –22] negativna regulacija aktivacije makrofagov, zagotavljanje nevnetnega očistka apoptotičnih celic, kot je V-nastavljena domena imunoglobulina, ki vsebuje 4 (VSIG4), [23] vezava patogenov, kot so CD14, CD36 in SIGN-R1 (CD209b). )[11,24] in odziv na patogene, kot sta TLR4 in TLR7.[25,26] Najbolj reprezentativne celične površinske molekule, izražene z embrionalnimi LPM, so povzete na sliki 1.

LPM spadajo v družino tkivno rezidenčnih makrofagov, ki imajo skupno izražanje genov, povezanih z jedrom linije, določenih med embrionalnim življenjem, vendar pridobijo tkivno specifične transkripcijske in funkcionalne lastnosti, ki se vzpostavijo po izpostavljenosti tkivno specifičnim signalom mikrookolja prek izražanja tkiva -specifični transkripcijski faktorji.[16,27] V zvezi s tem je transkripcijski faktor GATA6 bistven za LPM-specifično gensko izražanje, proliferacijo in preživetje LPM.[19,28,29] Posledično homeostatski, popravljalni in obrambni LPM funkcije so bile ogrožene pri miših s pomanjkanjem GATA6 v mieloidnih celicah [5, 19, 30]. Ekspresija GATA6 se ohranja na necelični avtonomen način [27, 31] in na podlagi poskusov in vitro je bilo predlagano, da se aktivira z presnovek vitamina A retinoinska kislina, preko jedrnih receptorjev retinojske kisline.[19]

Ekspresija GATA6 bi bila tako modulirana z lokalno razpoložljivostjo retinojske kisline, kar podpira koncept, da je transkripcijski program LPM, ki ga povzroča GATA6-, reverzibilen, [17] kar bi bila osnova za funkcionalno plastičnost LPM, ki omogoča LPM za preklop s homeostatskih na popravljalne ali imunske obrambne funkcije, kadar je to potrebno.

V zvezi s tem so LPM, preneseni v alveolarni prostor, znižali GATA6 in pridobili transkripcijski profil alveolarnih makrofagov.[27] Retinojsko kislino, ki aktivira GATA6 v LPM, naj bi proizvajale omentalne in peritonealne stromalne celice.[19] V skladu s temi opažanji naj bi izražanje transkripcijskega faktorja Wilmsovega tumorja 1 (WT1), ki poganja ekspresijo dveh hitrostno omejujočih encimov, ki nadzirata presnovo retinola, RALDH1 in RALDH2,[32] mezotelijskih in fibroblastičnih stromalnih celic. nadzira izražanje GATA6 v LPM in v rezidenčnih makrofagih GATA6 plus, ki se nahajajo v plevralni in perikardialni votlini, saj je izčrpavanje celic WT1 plus povzročilo globoko zmanjšanje teh podskupin makrofagov, vzporedno s sočasnim zmanjšanjem transkriptov Raldh1 in Raldh2 [18] dodatno podpira vlogo retinojske kisline pri ohranjanju ekspresije GATA6, kar pa je treba kljub temu formalno dokazati.

Dejstvo, da so se pri miših s pomanjkanjem GATA{0}} CD11b in makrofagi kopičili v omentalnih mlečnih lisah, medtem ko so bili LPM zmanjšani v peritonealni votlini, [19] podpira hipotezo, da retinoidna kislina, ki jo izločajo stromalne celice v omentumu, vzdržuje GATA{ {3}}poganja transkripcijski program v LPM in bi pomenil, da LPM nenehno krožijo skozi omentum, vendar je treba to še formalno dokazati.

Retinojska kislina je ligand retinoidnih X receptorjev (RXR), ki so člani naddružine jedrnih receptorjev od liganda odvisnih transkripcijskih faktorjev, ki nadzorujejo presnovo lipidov in glukoze ter igrajo ključno vlogo pri vnetnih in avtoimunskih motnjah.[33] Zanimivo je, da so miši s pomanjkanjem RXR 𝛼 in 𝛽 pokazale globoko okvaro pri neonatalnem širjenju LPM in zmanjšano preživetje odraslih LPM zaradi kopičenja lipidov, ki povzroči apoptozo, kar razkriva, da RXR prispevajo k širjenju in vzdrževanju LPM.[34] Analize ATAC-seq so pokazale, da je lokus Gata6 pokazal zmanjšano dostopnost kromatina v LPM s pomanjkanjem RXR, kar je bilo v korelaciji z nižjo ekspresijo gena Gata6, kar je potrdilo, da RXR uravnavajo GATA6-odvisni transkripcijski program LPM.

Faktor, ki spodbuja kolonijo makrofagov (M-CSF ali CFS1), nadzoruje predanost liniji makrofagov, zato je diferenciacija LPM odvisna od CFS1, kot je prikazano pri miših z osteopetrozo (Csf1 op/op), ki imajo mutacijo v genu Cfs1, kar vodi do okvarjen razvoj LPM.[35] Poleg tega so na podlagi testov in vitro poročali, da mezotelijske celice izločajo CSF1, ki vzdržuje proliferacijo LPM v sokulturah mezotelijskih celic in LPM; transwell testi so pokazali, da je bila proliferacija LPM znatno zmanjšana, ko so bile preprečene interakcije med mezotelijem in LPM, kar nakazuje, da je stik med celicami prispeval k proliferaciji LPM.[36] Koncept, da je CSF1, pridobljen iz mezotelija, potreben za vzdrževanje LPM, je nadalje podprt z nedavnim poročilom, ki kaže, da so bili LPM močno zmanjšani pri miših, pri katerih so celice WT1 plus imele pomanjkanje CFS1.[37] Ali CSF1, pridobljen iz mezotelijskih celic, prispeva k samoobnavljanju LPM v stanju dinamičnega ravnovesja in/ali k proliferaciji LPM med vnetjem, je treba še raziskati.

3. Izvor in zamenjava velikih peritonealnih makrofagov v homeostazi

LPM se razlikujejo med embrionalnim življenjem in se vzdržujejo s samoobnavljanjem in situ med odraslim življenjem. V stanju dinamičnega ravnovesja se embrionalni LPM postopoma, vendar delno, nadomestijo iz poznih faz embrionalnega razvoja z rezidenčnimi moLPM kostnega mozga, ki pridobijo rezidenčno identiteto embrionalnega LPM, vendar obdržijo nekatere transkripcijske in funkcionalne značilnosti, povezane z njihovim izvorom.[38,39] ] Izvor embrionalnih LPM ostaja sporen, saj so poročali, da izvirajo bodisi iz dvojnega prispevka makrofagov rumenjakovega vrečka in fetalnih jetrnih monocitov [40] bodisi izključno iz fetalnih jetrnih monocitov [41]. Integrirani model izvora in zamenjave LPM je prikazan na sliki 2.

Zamenjava tkivnih rezidenčnih makrofagov embrionalnih za monocitne iz kostnega mozga v stanju dinamičnega ravnovesja je bila opisana za vse populacije makrofagov, rezidenčnih v tkivih, razen mikroglije, Langerhansovih celic in Kupfferjevih celic, kot je poročal laboratorij dr. F. Ginhouxa , z uporabo modelov kartiranja usode, ki temeljijo na ekspresiji gena Ms4a3, ki se specifično izraža z granulocitno-monocitnimi predniki.[42] Zdi se, da je stopnja zamenjave z makrofagi, pridobljenimi iz monocitov kostnega mozga, v bistvu odvisna od dostopa do niše in razpoložljivosti.[43] Nobena od populacij makrofagov, rezidenčnih v tkivih, ne kaže popolne zamenjave z makrofagi, ki izvirajo iz monocitov kostnega mozga, kar kaže na to, da je v vsakem organu doseženo ravnovesje med rekrutiranjem monocitov kostnega mozga ter proliferacijo in preživetjem rezidenčnih makrofagov, ki izvirajo iz monocitov kostnega mozga. [42]

Zato se med odraslim življenjem rezidenčna zbirka LPM vzdržuje v stabilnem stanju s kombinacijo samoobnavljanja rezidenčnih embrionalnih LPM ter diferenciacije in samoobnavljanja rezidenčnih moLPM. Posledično se v tem rokopisu, če ni drugače navedeno, izraz LPM nanaša na odraslo populacijo LPM, ki v stanju dinamičnega ravnovesja obsega rezidenčne embrionalne LPM in rezidenčne moLPM. Zanimivo je, da je po spolni zrelosti stopnja zamenjave embrionalnih LPM višja pri samcih, katerih LPM kažejo večjo proliferativno aktivnost, kot so pokazale analize genetskega kartiranja usode iz laboratorijev dr. F. Ginhouxa in dr. S. Jenkinsa, ki kljub temu poročali o razlikah v stopnjah zamenjave. [39, 42] Ginhoux in sodelavci [42] so ugotovili večji delež rezidenčnih moLPM pri samcih, starih 8 tednov in 20 tednov (≈25 odstotkov proti 10 odstotkom in ≈50 odstotkov proti 25 odstotkom). , oziroma).

Nasprotno pa so Jenkins in sodelavci [39] poročali, da je bilo ≈30 odstotkov rezidenčnih moLPM odkritih pri moških in ženskah po 4 tednih, medtem ko so po 16 tednih moški imeli večji delež rezidenčnih moLPM (≈60 odstotkov v primerjavi s 30 odstotki). Predlagano je bilo, da se spolno dimorfna zamenjava z rezidenčnimi moLPM nadzoruje s spremembami v peritonealnem mikrookolju, ki nastanejo ob spolnem zorenju, neodvisno od ravni estrogena in peritonealne maščobe [39], kar vodi do razlike v heterogenosti populacije LPM. S spolom povezana divergenca v heterogenosti znotraj populacije LPM, kot tudi razlike med spoloma v peritonealnem mikrookolju, določajo pomembne transkripcijske in funkcionalne razlike med populacijo LPM pri mišjih samcih in samicah, čeprav so analize RNA-seq na ravni ene celice pokazale, da enakovredne identitete grozdov v moških in ženskih LPM.

RNA-seq analyses, at the population level, of 10- to 12-week-old male and female mice LPMs indicated that 486 mRNA transcripts were differentially expressed (>1.5-krat) med ženskim in moškim LPM. 148 transkriptov mRNA, ki so bolj izraženi v ženskih LPM, na populacijski ravni, so vsebovali gene, povezane z privzemom in transportom lipidov, kot so Apoe, Apoc1, Saa2 in Saa3, kot tudi gene, povezane z imunsko obrambo. Slednji so vključevali Timd4, Cxcl13, Tgfb2, gene komponent komplementa C1qa, C3 in C4b ter gene za lektinske receptorje tipa C Cd209a, Cd209b in Clec4g. [39] Nasprotno pa so bili pri moških geni, ki jih LPM bolj izražajo, povezani s proliferacijo in procesi, povezanimi s celičnim ciklusom, kot so Cdk1, E2f2 in Mki67.

Zanimivo je, da so bile mišje samice bolj odporne na akutni peritonitis, ki ga povzročajo streptokoki skupine B [44] ali okužba s Streptococcus pneumoniae [39]. Ker je CD209 (SIGN-R1) ključnega pomena za preživetje po okužbi z okužbo s S. pneumoniae s spodbujanjem učinkovite bakterijske fagocitoze in očistka [24], se domneva, da je odpornost na bakterijski peritonitis, odvisna od spola, posledica večjega izražanja samic LPM. CD209 in poleg tega komponent komplementa in kemokina CXCL13, ki rekrutira celice B1.[39] V zvezi s tem naj bi bila večja odpornost žensk in dojenčkov na okužbe, ki se prenašajo s krvjo, povezana z okrepljeno CXCL13-odvisno proizvodnjo naravnih protiteles v celicah B1.

4. Velika zamenjava peritonealnih makrofagov, ki jo povzroči vnetje

Poročali so, da vnetne reakcije v peritonealni votlini, ki jih povzročajo sterilni vnetni dražljaji, [5,39,42,45,46] abdominalna operacija [39] ali bakterijska okužba [47], povzročajo smrt celic LPM, kar vodi do zmanjšanja števila rezidenčnih LPM (vključno z rezidenčnimi embrionalnimi LPM in rezidenčnimi moLPM), katerih obseg je v korelaciji z resnostjo vnetja [42, 46] Obnovitev prvotnega združenja LPM se pojavi s proliferacijo preostalih rezidenčnih LPM [45] in zamenjavo z LPM, ki izvirajo iz vnetja. monocitov (v nadaljevanju ii-moLPM za z vnetjem povzročene moLPM), kot je prikazano z uporabo različnih eksperimentalnih strategij, ki temeljijo na modelih kartiranja usode, [42] s tkivom zaščitenih himernih miši v kostnem mozgu in poskusih posvojitvenega prenosa [39,46].

Uporaba eksperimentalnega modela, ki temelji na indukciji blagega vnetja, povzročenega z nizkim odmerkom zymosana (10 ug na miško), ali hudega vnetja, povzročenega z visokim odmerkom zymosana (1000 ug na miško), in poskusi posvojitvenega prenosa za sledenje ii-moLPM in ocenili, kako vnetno okolje nadzoruje njihovo diferenciacijo, sta Jenkins in sodelavci predlagala, da sta stopnja zamenjave rezidenčnih LPM z ii-moLPM in obseg, do katerega kasneje pridobijo identiteto in funkcijo rezidenčnih LPM, določena z resnostjo vnetnega proces in obseg smrti LPM[46] (slika 2).

ii-moLPM, ki so nastali po blagem vnetju, so dolgoročno obstajali skupaj s preostalimi rezidenčnimi LPM, vendar so jih tekmovanje z rezidenčnimi LPM in spremembe v peritonealnem okolju zadržale v nenormalnem stanju aktivacije in blokirale pridobitev rezidenčnega fenotipa LPM. Nasprotno pa lahko hudo vnetje privede do popolne ablacije rezidenčnih LPM, ki jih na koncu nadomestijo ii-moLPM, ki so pridobili rezidenčno identiteto LPM, vendar so ohranili transkripcijsko in funkcionalno različne značilnosti, ki jih določa njihov izvor, peritonealno vnetje in čas -prebivanje.[46] Predlagano je bilo, da fenotip ii-moLPM obsega intrinzične markerje, določene z njihovim izvorom, kot sta CD62L in semaforin 4a, markerje, katerih izražanje nadzira konkurenca z rezidenčnimi LPM, vendar se s časom reprogramira, kot so GATA6, MHCII in CCR5, in označevalcev, povezanih s časom bivanja, neodvisno od konkurence z rezidenčnimi LPM, kot so Tim4, CD209b in VSIG4. Zdi se, da je znaten delež genov, ki jih različno izražajo rezidenčni LPM in ii-moLPM, nadzorovan z razlikami v signalizaciji retinojske kisline, bodisi neposredno bodisi na način, ki je odvisen od GATA6-.[46]

ii-moLPM-ji kažejo večjo proliferativno aktivnost kot rezidenčni LPM-ji, [38,46] kar naj bi bilo povezano z razlikami v povečani sposobnosti prvih za proliferacijo kot odziv na CSF1, ki ga proizvajajo mezotelne celice.[36] Poleg tega so ii-moLPM pokazali manjšo sposobnost fagocitoze bakterij in privzema umirajočih celic ter niso uspeli proizvesti CXCL13.[46] Medtem ko se število peritonealnih celic B1 povečuje s starostjo v homeostazi, je peritonealno vnetje povzročilo pomanjkljivo kopičenje celic B1 [46], saj, kot je poudarjeno zgoraj, proizvodnja CXCL13 z LPM nadzoruje usmerjanje celic B1 v peritonealno votlino [48]. Zato ima dejstvo, da je razvojna in funkcionalna heterogenost populacije LPM odvisna od spola in starosti, pomembne posledice pri obravnavi vloge LPM pri popravljanju, obrambi in vplivu na metastaze peritonealnega tumorja, kar je treba upoštevati v prihodnjih študijah.

Pomembno je omeniti, da se lahko monociti, rekrutirani v peritonealno votlino med vnetnimi reakcijami, povezanimi z neinfekcijsko peritonealno poškodbo, okužbo ali metastatsko rastjo tumorja, potencialno diferencirajo v celice, pridobljene iz monocitov, ki izpolnjujejo specifične obnovitvene, obrambne ali spodbujajoče funkcije tumorja. vendar morda ne pridobijo fenotipskih ali funkcionalnih značilnosti LPM, zato jih ne bi smeli obravnavati kot ii-moLPM. Vendar pa je lahko opredelitev identitete celic, ki se razlikujejo od monocitov, rekrutiranih v vnet peritonej, sporna, saj se večina poročil osredotoča na funkcionalni pomen celic, pridobljenih iz peritonealnih monocitov, čas obstojnosti in/ali pridobitev lastnosti LPM s temi celic, pridobljenih iz monocitov, niso obravnavali in, obratno, v poročilih o zamenjavi rezidenčnega LPM med vnetjem funkcija ii-moLPM ni bila poglobljeno raziskana.

V skladu s hipotezo, da tekmovanje za določeno fizično nišo, opredeljeno s celičnimi in molekularnimi dejavniki mikrookolja, določa prispevek monocitov k tkivno rezidenčnim makrofagom [43] je bil predlagan obstoj biokemične niše za peritonealne rezidenčne makrofage.[46] ] V skladu s tem bi tekmovanje za signale in interakcije med celicami, ki nadzorujejo preživetje, proliferacijo in delovanje LPM, nadzorovalo ravnotežje med rezidenčnimi LPM in ii-moLPM, kot tudi pridobitev zrele rezidenčne identitete LPM s strani iimoLPM.

5. Vloga velikih peritonealnih makrofagov v peritonealni homeostazi

LPM imajo bistveno vlogo pri očistku apoptotičnih celic v stanju dinamičnega ravnovesja, kar je značilnost makrofagov, ki živijo v tkivih in je ključnega pomena za vzdrževanje samotolerance, [49] prek izražanja specifičnih čistilnih receptorjev, vključno s CD36, CD93, CD163 Tim4. , in MerTK [16, 20–22] Zanimivo je, da naj bi učinkovita internalizacija apoptotičnih celic z LPM temeljila na začetni vezavi na Tim4 fosfatidilserina, ki so ga izpostavile apoptotične celice, čemur sledi zajetje, ki ga posreduje MerTK [20]. LPM so programirani s peritonealnim mikrookoljem za učinkovito lovljenje apoptotičnih celic, izogibanje vnetju, ki ga poganja TLR, posredovano s samoizpeljanim prepoznavanjem nukleinske kisline, hkrati pa ohranja sposobnost odziva na okužbo.[25]

Za transkripcijska faktorja Kruppelu podobna faktorja 2 in 4 se je trdilo, da poganjata programiranje LPM za imunološko tiho čiščenje apoptotičnih celic z nadzorovanjem izražanja genov receptorjev za prepoznavanje apoptotičnih celic, kot so Timd4, Marco in Olr1, ter genov, ki delujejo kot negativni regulatorji signalizacije TLR, kot so Hes1, Socs3, Pdlim2, Ptpn6 in Tnfaip3, kar povzroči povečan prag aktivacije.[25] V skladu s temi opažanji LPM izražajo VSIG4, receptor, povezan z družino B7, za katerega poročajo, da uravnava aktivacijo makrofagov, prek PDK2-posredovanega reprogramiranja mitohondrijske oksidacije piruvata in proizvodnje ROS.[23]

LPM imajo ključno vlogo pri vzdrževanju homeostaze peritonealnih celic B1. Dejansko so peritonealne celice B1, ki konstitutivno proizvajajo naravne IgM, ki zagotavljajo lokalno prvo linijo obrambe pred najrazličnejšimi patogeni [12], odvisne od kemokina CXCL13, ki ga proizvajajo LPM in stromalne celice, za njihovo rekrutiranje iz obtoka in homing. v peritonealno votlino; CXCL13 je potreben tudi za usmerjanje celice B1 na omentum.[48] Poleg tega peritonealne celice B1 po migraciji v stanju dinamičnega ravnovesja v črevesno lamino proprio izločajo naravna protitelesa IgA, da zagotovijo imunski nadzor črevesne mikrobiote.[12] Zanimivo je, da preklapljanje razreda IgA v peritonealnih celicah B1 in posledično črevesno izločanje IgA, posredovano s celicami B1, nadzoruje retinojska kislina/GATA6-odvisna proizvodnja TGF-𝛽 z LPM.[19] V skladu s tem opažanjem imata retinojska kislina in TGF-𝛽 sinergistični učinek na zamenjavo razreda IgA v peritonealnih celicah B1 in vitro.[50]

Dodatna funkcija LPM, povezana s peritonealno homeostazo, je nadzor za odkrivanje sterilne peritonealne poškodbe, ki lahko, razen če se hitro popravi, povzroči nastanek peritonealnih adhezij, ki se lahko spremenijo v hudo peritonealno bolezen, vključno z intestinalno okluzijo in neplodnostjo pri ženskah.[ 10] Nadzor za odkrivanje peritonealne poškodbe ali okužbe v bistvu izpolnjujejo LPM in zahteva aktivno patruljiranje peritonealne površine. V zvezi s tem je bilo v nedavnem poročilu, v katerem je bilo slikanje peritonealne votline skozi nepoškodovano trebušno steno izvedeno z intravitalno mikroskopijo, prikazano, da se LPM pasivno gibljejo od dihanja odvisno in naključno v stanju dinamičnega ravnovesja s hitrostmi do 800 μm s−1. [4] Vloga LPM pri obnavljanju peritonealnega tkiva in nastajanju adhezij je obravnavana v naslednjem razdelku.

6. Vloga velikih peritonealnih makrofagov pri sanaciji peritonealne poškodbe

Poškodbo trebušnega ali visceralnega peritoneuma lahko povzroči sterilna poškodba, ki je posledica naključne travme ali abdominalne operacije, ali pa je lahko posledica peritonealnih patologij, kot so okužbe, bolezni jeter ali črevesja ali metastatska rast tumorja. Nedavne študije, ki so obravnavane spodaj, so osvetlile mehanizme, vključene v popravilo peritonealne sterilne poškodbe, in vlogo LPM v tem procesu.[10] V nasprotju s tem je treba še poglobljeno raziskati, kako se peritonej, poškodovan zaradi peritonealne okužbe ali metastaze tumorja, pozneje obnovi.

Zaznavanje poškodb v peritonealni sluznici se doseže s prepoznavanjem molekularnih vzorcev, povezanih z nevarnostjo (DAMP), ki jih sproščajo poškodovane celice, vključno s celicami mezotelija, celicami, ki se nahajajo v submezotelnem vezivnem tkivu, in potencialno tistimi, ki tvorijo spodnja tkiva. DAMP vključujejo konstitutivno izražene DAMP, kot so jedrska in mitohondrijska DNK, jedrske in mitohondrijske beljakovine (HMGB1, histoni, citokrom c), ATP, ione K plus ali proteine, ki vežejo kalcij S100, inducibilne DAMP, kot so proteini toplotnega šoka, defenzini , galektini in IL-1𝛼 ter zunajcelični DAMP, kot sta hialuronan ali heparan sulfat.[51] Mezotelijske celice, aktivirane z DAMP, sprožijo peritonealno vnetje s sproščanjem proinflamatornih citokinov in kemokinov, ki spodbujajo pridobivanje levkocitov na poškodovanih območjih in aktivacijo komplementa, kar povzroči dodatno vnetje. Ta vnetna reakcija sproži polimerizacijo fibrina, odvisno od tkivnega faktorja, kot rezultat neravnovesja med fibrinogenezo in fibrinolizo, kar vodi do tvorbe fibrinskega matriksa, ki služi kot ogrodje za celjenje ran.

Slednje vključuje pridobivanje levkocitov, ki izpolnjujejo funkcijo popravljanja, v submezotelni predel, vključno z LPM, nevtrofilci, monociti in makrofagi, pridobljenimi iz monocitov, pridobivanje mezenhimskih prekurzorjev, odlaganje zunajceličnega matriksa, vraščanje živcev in krvnih žil ter ponovno epitelizacijo poškodovanega peritoneja.[10] Vztrajanje peritonealnega vnetja lahko privede do prekomernega odlaganja fibrina in končno do nastanka vlaknatih mostov med nasprotnimi peritonealnimi površinami, ki vsebujejo živce in krvne žile, kar imenujemo abdominalne adhezije.[52] Adhezije večinoma nastanejo zaradi abdominalnih operacij, lahko pa jih povzroči tudi okužba, endometrioza, radioterapija ali peritonealna dializa in so povezane s precejšnjo obolevnostjo, ki lahko vključuje življenjsko nevarne zaplete [52].

Analiza celjenja peritoneja po eksperimentalni kirurški poškodbi z elektronsko mikroskopijo, ki je pokazala, da so se makrofagi prilepili na poškodovano tkivo 24 ur po nastanku poškodbe in nato migrirali v rano [53], je zagotovila prve dokaze o možni vlogi makrofagov pri peritonealnem popravilo poškodb. To hipotezo so dodatno podprle intravitalne mikroskopske študije iz laboratorija dr. P. Kubesa, ki so pokazale, da so se po lasersko povzročeni poškodbi jetrne kapsule F4/80high GATA6 plus LPM rekrutirali na poškodovana območja in migrirali čez mezotelij v poškodbe jeter, v 1 uri po lasersko povzročeni poškodbi.[30]

LPM so zaznali poškodovano tkivo s prepoznavanjem ATP, ki so ga sprostile jetrne nekrotične celice prek DAMP receptorja PX27, in infiltrirali jetrni parenhim prek CD44-, ki je posredoval pri vezavi na hialuronan, prisoten na poškodovanih območjih. Zanimivo je, da je rekrutiranje v poškodovano tkivo sprožilo proliferacijo LPM in uravnavanje molekul, povezanih z alternativnim aktiviranim/popravljalnim fenotipom, kot so CD206, CD273 in arginaza 1. V skladu s tem so rekrutirani LPM aktivno prispevali k odstranitvi nekrotičnih celic, za katero se je trdilo, da je kritična za revaskularizacijo in popravilo tkiva, kar potrjujejo poskusi, ki kažejo, da je bilo celjenje poškodovanih območij upočasnjeno pri miših s klodronatom, posredovanih z liposomi, osiromašenimi z LPM ali s pomanjkanjem GATA6-.[30]

Podobno ATP-inducirano pridobivanje in CD44-odvisna migracija na poškodovano območje F4/80 visokih GATA6 plus LPM je bila opisana v modelu črevesne toplotne poškodbe.[54] Poskusi z liposomsko deplecijo LPM, polnjeni s klodronatom, so prav tako podprli koncept, da so LPM prispevali k popravilu poškodovanega črevesja v tem eksperimentalnem okolju. Vendar pa bi bilo treba, kot je opisano v tem poročilu, LPM rekrutirati v črevesno serozo po poškodbi črevesnega epitelija, potrebna nadaljnja preiskava, saj je še vedno možno, da je bil ta pojav artefakten, če v teh poskusih poškodba ni bila omejena le na črevesno luminalno površino, vendar je vplival na črevesno sluznico in submukozo, ob upoštevanju eksperimentalne strategije, uporabljene za obravnavo tega vprašanja v tej študiji.

Po drugi strani pa v zvezi s poskusi izčrpavanja LPM z zdravljenjem z liposomi, napolnjenimi s klodronatom, izvedenimi za obravnavo vloge LPM pri obnavljanju seroze jeter ali črevesja [30,54], ali je zakasnjeno celjenje ran opaženo pri miših, zdravljenih s klodronatom. vsaj deloma posledica izčrpanosti makrofagov, ki izvirajo iz peritonealnih monocitov, in populacij makrofagov, ki se nahajajo v tkivu, prisotnih v omentumu, peritonealni membrani ali jetrni kapsuli, ni mogoče izključiti. Dejansko je bilo dokazano, da se monociti rekrutirajo na peritonealna poškodovana področja, kjer se diferencirajo v makrofage, pridobljene iz monocitov, ki lahko spodbujajo obnovo tkiva.[55]

V skladu s temi opažanji je nedavno poročilo, v katerem je genetsko kartiranje usode omogočilo sledenje rezidenčnim LPM po sterilni poškodbi jeter, izpodbijalo koncept, da potem, ko se LPM pritrdijo na poškodovan mezotelij, migrirajo v serozne poškodbe in izpolnjujejo kritično funkcijo popravljanja. [56] Te študije so pokazale, da so se GATA6 plus rezidenčni LPM kopičili na poškodovani površini jeter, vendar so minimalno vdrli v nekrotični jetrni parenhim. Poleg tega z uporabo G6Mø-CreER, odvisnega od toksina davice; R26-tdTomato/iDTR mišje linije, ki je omogočila genetsko ablacijo večine rezidenčnih LPM GATA6 plus, so avtorji ugotovili, da odsotnost rezidenčnih LPM GATA6 plus ni bistveno vplivala na celjenje ran na jetrih, zato je GATA6 plus rezident LPM niso bili kritični za regeneracijo poškodovanega seroznega tkiva. Zato je treba izvesti dodatne raziskave, da se ugotovi, ali in sčasoma kako LPM prispevajo k celjenju peritoneja.

Zanimivo je, da nedavno poročilo laboratorija dr. P. Kubesa, ki temelji na slikanju peritonealne votline po žariščni toplotni peritonealni poškodbi, povzročeni z laserjem, z intravitalno mikroskopijo skozi nepoškodovano trebušno steno, podpira neposredno vlogo LPM pri seroznem obnavljanju. [4] Dejansko so bile rezidenčne GATA6 plus LPM prve celice, ki so bile rekrutirane za mezotelne poškodbe, proces, ki je zahteval strižni tok peritonealne tekočine. Rekrutirani LPM so bili pritrjeni na poškodovan peritonej in popolnoma prekrili lezije 15 minut po nastanku poškodbe, pri čemer so tvorili trombom podobne strukture, v procesu, ki je odražal agregacijo trombocitov kot odziv na poškodbo krvnih žil. Agregacija LPM ni bila odvisna od kanoničnih adhezijskih molekul ali polimerizacije fibrina, temveč od čistilnih receptorjev, ki vsebujejo domene čistilnih receptorjev, bogate s cisteinom (SRCR), kot sta MARCO ali MSR1, ki se vežejo na veliko število polianionskih ligandov in so skozi evolucijo zelo ohranjeni. iz nevretenčarjev. Dejansko je pri iglokožcih, kot je morski ježek, poškodba celomične votline povzročila agregacijo kolomocitov, ki so izražali homologe, ki vsebujejo SRCR, ki so zaprli poškodovana območja. [57, 58] LPM naj bi prispevali k popravljanju žariščnih peritonealnih lezij, z doseganjem fizičnega tesnjenja peritonealnih poškodb, saj je blokada agregacije makrofagov povzročila zapoznelo celjenje poškodovanega parietalnega peritoneja.[4]

Nasprotno pa se je z uporabo eksperimentalnega modela tvorbe peritonealne adhezije, ki jo povzroči kirurška sterilna poškodba, ki vključuje tvorbo peritonealnega gumba s šivanjem dela peritonealne stene, pokazalo, da se veliko število LPM rekrutira na gumbe v 3 urah po operaciji [4] V tem iatrogenem okolju so makrofagi tvorili obsežne agregate, ki so spodbujali odlaganje fibrina in rast brazgotinskega tkiva, kar je povzročilo nastanek peritonealnih adhezij v 7 dneh po operaciji.

Zanimivo je, da sta se število in razvoj peritonealnih adhezij izrazito zmanjšala pri miših, pri katerih so bili LPM izčrpani 24 ur pred operacijo, kar potrjuje, da so LPM prispevali k nastanku peritonealne adhezije. Zanimivo je, da je bilo z uporabo podobnega modela eksperimentalne tvorbe adhezije dokazano, da LPM tvorijo celično pregrado nad fibrinskimi strdki, ki so nastali v poškodovanih mezotelnih območjih, kar je proces, ki vodi do tvorbe adhezije, če makrofagna pregrada ni bila zadostna, da bi pokrila fibrinski strdek, vendar to preprečila nastanek adhezije, če je pregrada makrofagov popolnoma zaščitila fibrinske strdke.[59] IL-4-posredovana okrepitev makrofagne pregrade je dejansko preprečila nastanek adhezij in bi lahko bila osnova za razvoj inovativnih zdravljenj za preprečevanje pooperativnih adhezij. Zato, čeprav se zdi, da sta začetna rekrutacija in agregacija makrofagov, skupaj z odlaganjem fibrina, potrebna za pravilno serozno popravilo, lahko povzroči tudi patogeno brazgotinjenje, ki povzroči nastanek adhezij, stanje, ki je bilo povezano z nizko fibrinolitično aktivnostjo mezotelija.[52] ]

Skratka, vlogo LPM pri sterilnem popravljanju peritonealne poškodbe v veliki meri narekuje resnost poškodbe. LPM spodbujajo nastanek adhezije po veliki peritonealni poškodbi, vendar izpolnjujejo bistveno funkcijo hitrega popravljanja žariščnih mezotelnih poškodb, kar spominja na primitivne popravljalne mehanizme, ki so se ohranili skozi evolucijo (slika 3). Po drugi strani pa je potencial LPM, da napadejo globoko poškodovano submezotelno tkivo in prispevajo k njegovi obnovi skupaj z makrofagi in nevtrofilci, pridobljenimi iz monocitov, še vedno sporen in ga je zato treba nadalje raziskati. V zvezi s tem, ali, kot je opisano za druge populacije makrofagov, LPM proizvajajo globoke zdravilne mediatorje, kot je rastni faktor, pridobljen iz trombocitov, insulinu podoben rastni faktor 1, TGF-𝛽1 ali VEGF-𝛼, [60] je treba še raziskati. .

For more information:1950477648nn@gmail.com