Перитонеални макрофаги, резидентни в тъканта на мишка при хомеостаза, възстановяване, инфекция и туморни метастази, част 1

1. Въведение

Перитонеалната кухина, както и плевралната и перикардната кухина, се образуват от ембрионалния целом, кухина, получена в резултат на образуването на стената на ембрионалното тяло, включваща мезодермата на париеталната пластина и ектодерма, и стената на червата, включваща висцералната пластинчатата мезодерма и ендодермата.

Ембрионален целом е важна структура в процеса на формиране на ембриона и неговият външен вид бележи ембрионалното развитие в стадия на бластоциста. По време на стадия на бластоциста ембрионът развива пълна с течност торбичка, наречена целом.

Ембрионалният целом играе много важна роля в ембрионалното развитие. Той осигурява среда за хранене и дишане на ембриона и може да изхвърли отпадъчните продукти. В допълнение, ембрионалния целом може също да осигури известна защита за ембриона. Може да се каже, че без телесната кухина на ембриона, ембрионът не може да се развива нормално.

От друга страна, имунитетът също е един от съществените фактори за човешкото развитие. Имунитетът може да защити тялото от външни микроби и вируси, а също така може да ни помогне да се борим с различни заболявания. За ембрионите, тъй като имунната система все още не е напълно развита, ембрионът разчита на имунната система на майката за защита.

Въпреки че ембрионалната телесна кухина и имунитетът може да изглеждат несвързани, между тях наистина има известна връзка. Няколко проучвания показват, че средата в ембрионалния целом играе роля в развитието на имунитета. Например, в телесната кухина на ембриона има някои растежни фактори, които могат да насърчат развитието на имунната система. В допълнение, течността в телесната кухина на ембриона също осигурява хранене и защита на имунните клетки.

В заключение, връзката между целома на ембриона и имунитета е много тясна. Целомът на ембриона осигурява добра среда за развитието на ембриона, а също така осигурява благоприятни условия за развитието на имунната система. Следователно трябва да ценим важността на целома на ембриона и да се съсредоточим върху защитата и насърчаването на нашия имунитет. От тази гледна точка трябва да подобрим имунитета си. Cistanche може значително да подобри имунитета, тъй като пепелта от месо съдържа различни биологично активни компоненти, като полизахариди, две гъби, Huang Li и др. Тези компоненти могат да стимулират имунната система Различни видове клетки в системата, повишават имунната си активност.

Кликнете върху ползите за здравето от цистанче

Процесът, чрез който се формира ембрионалния целом, е запазен от примитивните надфили Protostomia и Deuterostomia, така че безгръбначните от видовете Annelida, Mollusca, Echinodermata и Tunicata притежават целомична кухина, анатомично и еквивалентна на развитие на ембрионалния целом [2]. който създава перитонеалните, плевралните и перикардните кухини по време на ембрионалното развитие на бозайниците.

Перитонеалната кухина е покрита от перитонеума, най-голямата серозна мембрана на тялото, с повърхност, сравнима с тази на кожата, съставена от мезотелиум, епител от мезодермален произход, базална мембрана и субмезотелиална съединителна тъкан.[ 3]

Париеталният перитонеум покрива вътрешната повърхност на коремната стена, докато висцералният перитонеум се интегрира със серозните слоеве на интраабдоминалните органи.

Двойна гънка на перитонеума образува мезентериума, който свързва коремните храносмилателни органи с коремната стена и служи като проводник за съдове, нерви и лимфни пътища. Малък обем перитонеална течност, секретирана от мезотелиалните клетки, служи като лубрикант в перитонеалната кухина и предотвратява механичното триене между коремните органи. При мишки общият обем на перитонеалната течност е оценен в два скорошни доклада на около 50-100 μL в стационарно състояние [4,5] и се твърди, че се различава между мъжките и женските (≈20 μL срещу ≈100 μL) и, в последния, да се промени по време на естралния цикъл.[6] Дренажът на перитонеалната течност в лимфната система позволява рециркулация на перитонеалната течност [7] и се постига чрез отвори в мезотелиума, наречени устица, които са разположени главно в диафрагмата и оментума [3].

Оментумът е висцерална мастна тъкан, която се развива чрез свръхрастеж на мезентериума и съдържа специализирана съдова система и организирана лимфоидна тъкан, за която се твърди, че играе важна роля в защитата срещу перитонеална инфекция.[8] Перитонеалната течност, дренираща се през диафрагмата, се събира в субперитонеалните лимфни празнини, за да достигне до диафрагмата, събираща лимфни пътища, които се оттичат в медиастиналните лимфни възли, докато перитонеалната течност, дренираща се през оментима, се събира в оменталните лимфни пътища, които от своя страна се събират в чревния лимфен ствол, който свързва се с гръдния канал чрез цистерна чили.[3] Дренажът на перитонеалната кухина позволява контрол на перитонеалната хомеостаза и рециркулацията на левкоцитите, но повишава риска от разпространение на патогени и метастатични туморни клетки.

Перитонеалната кухина е изложена на две основни патологии, инфекция и туморни метастази, обикновено свързани с висока смъртност, поради лесното разпространение на патогени или туморни клетки в интраабдоминалните органи и на анатомичните характеристики на перитонеалната кухина, които значително възпрепятстват разработване на ефективни лечения срещу тези заболявания. Въпреки че перитонеалната кухина е затворено пространство, което не е лесно изложено на нахлуващи патогени, като тези, проникващи в кожата, белите дробове или червата, могат да възникнат перитонеални инфекции поради загуба на целостта на чревната стена (причинена от язви, удушаване на херния , апендицит или туморен растеж), чернодробна цироза, случайни коремни наранявания, коремна операция или перитонеална диализа.

Перитонеалната кухина също е изложена на наранявания в париеталния или висцералния перитонеум, причинени от травма, инфекция или коремна операция, което може да доведе до перитонеални сраствания. Допълнителните патологии на перитонеалната кухина включват—перитонеална ендометриоза, включваща образуването на ектопична васкуларизирана ендометриална тъкан в перитонеума, свързана с хронично възпаление—перитонеален автоимунен серозит, хронично възпаление на перитонеума, причинено от автоимунни заболявания, като болестта на Crohn и—постхирургични перитонеални сраствания [3,9,10]

Имунната защита срещу перитонеална инфекция и туморни метастази разчита на първа линия на локална защита, поддържана от резидентни перитонеални имунни клетки, присъстващи в перитонеалната кухина в стационарно състояние, с вродени имунитетни усещащи и реагиращи свойства. Втората линия на имунна защита в перитонеалната кухина се осигурява от функционални единици на лимфоидна тъкан, свързани с мастната тъкан, разположена в оментума, мезентериума или гонадалната мастна тъкан, наречени свързани с мазнините лимфоидни клъстери (FALCs) или млечни петна за оментални FALCs [8] FALC притежават структурна организация, подобна на тази, открита във вторичните лимфоидни органи, включително ретикуларна клетъчна строма, В и Т клетъчни отделения и специализирани кръвоносни и лимфни съдове, позволяващи миграция на левкоцити към и от перитонеалната кухина [8].

Резидентните перитонеални имунни клетки включват тъканно-резидентни перитонеални макрофаги, обикновено наречени големи перитонеални макрофаги (LPM) и В1 клетки. Скорошни експериментални доказателства разкриха, че освен основната им фагоцитна функция, LPMs изпълняват различни хомеостатични, ремонтни и имунологични защитни функции, които отразяват неочаквана преди това функционална пластичност [11]. Перитонеалните В1 клетки се считат за вродени подобни на В клетки, които конститутивно произвеждат естествен IgM, осигурявайки локална имунна защита срещу голямо разнообразие от патогени.

В допълнение, B1 клетките активно произвеждат IgM в отговор на вируси, бактерии, гъбички и паразити.[12] Първата линия на имунитет в перитонеалната кухина при бозайниците, разчитаща на фагоцитни и медиирани от антитела защитни механизми, поддържани от LPMs и B1 клетки, напомня на примитивните защитни механизми, поддържани от различни популации целомоцити, присъстващи в целомичната кухина на безгръбначните. 13–15] Следователно стратегиите за имунна защита в целомичните кухини са били силно запазени по време на еволюцията от безгръбначни до висши гръбначни.

В този преглед ние обсъждаме скорошни доказателства, които разшириха познанията ни за биологията на LPM, като описват механизмите на заместване на резидентен ембрионален LPM с резидентни LPM, получени от моноцити в костния мозък (moLPM), което води до фенотипен и функционален полов диморфизъм на LPM, и разкривайки как LPM, свободни във флуидна среда в стабилно състояние, изпълняват възстановителни и имунни защитни функции, като образуват подобни на тромби структури в отговор на перитонеално увреждане и свързани с мезотелия динамични LPM агрегати след бактериална инфекция.

Освен това, скорошни експериментални доказателства подкрепят, че перитонеалните тумори могат да подкопаят метаболизма на LPM, което води до придобиване на стимулиращи тумора функции, които въпреки това могат да бъдат върнати чрез експериментални стратегии, блокиращи индуцирано от тумора подкопаване на функцията на LPM, което може да бъде основата за развитието на нови имунотерапевтични подходи срещу метастази на перитонеален тумор, базирани на препрограмиране на макрофаги.

2. Идентичност на големи перитонеални макрофаги

LPM са дълготрайни макрофаги, обитаващи тъканта, образувани по време на ембрионалния живот, ограничени в развитието и функционалността си в перитонеалната кухина, за разлика от други популации на перитонеални имунни клетки, които се набират в перитонеалната кухина и рециркулират към други места в стационарно състояние, и при патологични състояния. Те включват, в стационарно състояние, B1 клетки, които заедно с LPM съставляват по-голямата част от клетките, събрани чрез перитонеален лаваж, и нисък процент SPM, получени от моноцити (за малки перитонеални макрофаги), B2 клетки, Т клетки, NK клетки , вродени лимфоидни клетки и мастни клетки.[11]

Както беше обсъдено в дълбочина в този преглед, изследванията, проведени през последните години, установиха, че LPM не само изпълняват перитонеални хомеостатични функции, но също така участват в възстановяването на увреждане на тъканите, причинено от възпаление и инфекция, и защита срещу микробна инфекция. Освен това LPM допринасят за повечето перитонеални патологии, особено за метастази на перитонеален тумор, но също и за перитонеална ендометриоза, автоимунен серозит и следоперативни сраствания.

Резидентните ембрионални LPM са CD11b плюс F4/80hi MHC-II- клетки, експресиращи серия от маркери, характеризиращи тъканно резидентните макрофаги, като CD14, CD64 и MerTK [16,17].

Освен това, тъканно-резидентните макрофаги, разположени в серозните кухини на тялото, които включват LPMs и тъканно-резидентните макрофаги, присъстващи в плевралната и перикардната кухина, изглежда споделят експресията на транскрипционния фактор GATA6, рецептора за очистване Tim4 и M -CSF рецептор CFSR1 [11,18] В допълнение, резидентните ембрионални LPM се характеризират с експресията на няколко рецептора на клетъчната повърхност, отразяващи хомеостатични, ремонтни, регулаторни и защитни функции на LPM, включително молекули, участващи в адхезията и локализацията на LPM, като ICAM -2 (CD102), CD11b, CD49f, CD73 и CD62P, [19] разпознаване и отстраняване на мъртви клетки, като CD36, CD93, CD163, Tim4, MerTK, MARCO и MSR1, [4,16,20 –22] негативната регулация на активирането на макрофагите, осигурявайки невъзпалителен клирънс на апоптотични клетки, като V-set имуноглобулинов домен, съдържащ 4 (VSIG4), [23] свързване на патогени, като CD14, CD36 и SIGN-R1 (CD209b ) [11,24] и отговор на патогени, като TLR4 и TLR7 [25,26] Най-представителните молекули на клетъчната повърхност, експресирани от ембрионални LPM, са обобщени на Фигура 1.

LPM принадлежат към семейството на тъканно-резидентните макрофаги, които споделят експресията на гени, свързани с основната линия, определени по време на ембрионалния живот, но придобиват тъканно-специфични транскрипционни и функционални характеристики, установени при излагане на тъканно-специфични сигнали от микросредата, чрез експресията на тъкан -специфични транскрипционни фактори [16,27] В това отношение, транскрипционният фактор GATA6 е от съществено значение за LPM-специфичната генна експресия, пролиферацията и оцеляването на LPMs [19,28,29] Следователно, хомеостатичният, възстановителният и защитен LPM функциите са били компрометирани при мишки с дефицит на GATA6 в миелоидните клетки [5,19,30] Експресията на GATA6 се поддържа по неклетъчно автономен начин [27,31] и е предложено, въз основа на in vitro експерименти, да бъде активирана от метаболит на витамин А ретиноева киселина, чрез ядрени рецептори на ретиноева киселина.[19]

По този начин експресията на GATA6 би била модулирана от локалната наличност на ретиноева киселина, подкрепяйки концепцията, че GATA6-индуцираната транскрипционна програма на LPM е обратима, [17] което би било основата за функционалната пластичност на LPM, което позволява LPM за превключване от хомеостатични към ремонтни или имунни защитни функции, когато е необходимо.

В това отношение LPMs, прехвърлени в алвеоларното пространство, регулират надолу GATA6 и придобиват транскрипционен профил на алвеоларни макрофаги [27]. Твърди се, че ретиновата киселина, активираща GATA6 в LPM, се произвежда от оментални и перитонеални стромални клетки [19]. В съответствие с тези наблюдения се твърди, че експресията от мезотелиални и фибробластни стромални клетки на транскрипционния фактор на тумора на Wilms 1 (WT1), който управлява експресията на два ограничаващи скоростта ензима, контролиращи метаболизма на ретинола, RALDH1 и RALDH2 [32] контролира експресията на GATA6 в LPMs и в GATA6 плюс резидентните макрофаги, разположени в плевралната и перикардната кухина, тъй като изчерпването на WT1 плюс клетките е довело до дълбоко намаляване на тези подгрупи макрофаги, успоредно със съпътстващо намаляване на Raldh1 и Raldh2 транскрипти, [18] допълнително подкрепяйки ролята на ретиноевата киселина в поддържането на експресията на GATA6, което все пак остава да бъде официално демонстрирано.

Фактът, че при мишки с дефицит на GATA6- CD11b плюс макрофаги се натрупват в оментални млечни петна, докато LPMs са намалени в перитонеалната кухина,[19] подкрепя хипотезата, че ретиноидната киселина, секретирана от стромални клетки в оментума, поддържа GATA{ {3}}задвижвана транскрипционна програма в LPM и би означавало, че LPM непрекъснато рециркулират през оментума, но това остава да бъде официално демонстрирано.

Ретиноевата киселина е лиганд на ретиноидни X рецептори (RXRs), които са членове на суперсемейството на ядрените рецептори от лиганд-зависими транскрипционни фактори, които контролират метаболизма на липидите и глюкозата и играят ключова роля при възпалителни и автоимунни заболявания [33]. Интересното е, че мишките с дефицит на RXRs 𝛼 и 𝛽 показват дълбок дефект в неонаталната експанзия на LPM и намалена преживяемост на възрастни LPM, поради натрупване на липиди, водещо до апоптоза, разкривайки, че RXRs допринасят за разширяването и поддържането на LPM [34]. Анализите на ATAC-seq разкриват, че локусът Gata6 показва намалена достъпност на хроматин в LPM с дефицит на RXR, което корелира с по-ниска експресия на ген Gata6, подкрепяйки, че RXR регулират GATA6-зависимата транскрипционна програма на LPM.

Факторът, стимулиращ колонията на макрофагите (M-CSF или CFS1), контролира ангажимента към линията на макрофагите и следователно диференциацията на LPM зависи от CFS1, както е показано при мишки с остеопетроза (Csf1 op/op), които носят мутация в гена Cfs1, водеща до дефектна разработка на LPM.[35] Освен това, въз основа на in vitro анализи, се съобщава, че мезотелиални клетки секретират CSF1, който поддържа пролиферация на LPM в съвместни култури от мезотелиални клетки и LPM; transwell анализите разкриват, че пролиферацията на LPM е значително намалена, когато взаимодействията между мезотелиални и LPM са предотвратени, което предполага, че контактът от клетка към клетка допринася за пролиферацията на LPM [36]. Концепцията, че CSF1, получен от мезотелия, е необходим за поддържане на LPM, е допълнително подкрепена от скорошен доклад, показващ, че LPMs са силно намалени при мишки, при които WT1 плюс клетките са с дефицит на CFS1 [37]. Остава да се проучи дали CSF1, получен от мезотелиални клетки, допринася за самообновяване на LPM в стационарно състояние и/или за пролиферация на LPM по време на възпаление.

3. Произход и замяна на големи перитонеални макрофаги в хомеостазата

LPM се диференцират по време на ембрионалния живот и се поддържат чрез самообновяване in situ по време на живота на зряла възраст. В стационарно състояние ембрионалните LPM постепенно, но частично, се заменят от късните етапи на ембрионалното развитие от резидентни moLPM на костен мозък, които придобиват резидентна ембрионална LPM идентичност, но запазват някои транскрипционни и функционални характеристики, свързани с техния произход [38,39]. ] Произходът на ембрионалните LPMs остава спорен, тъй като се съобщава, че те произлизат или от двоен принос от макрофагите на жълтъчната торбичка и феталните чернодробни моноцити [40], или изключително от фетални чернодробни моноцити [41]. Интегриран модел на произхода и замяната на LPM е показан на фигура 2.

Замяната на ембрионални с моноцити, получени от костен мозък, тъканно резидентни макрофаги, в стационарно състояние, е описано за всички тъканно резидентни популации на макрофаги, с изключение на микроглия, клетки на Лангерханс и клетки на Купфер, както е докладвано от лабораторията на д-р F. Ginhoux , използвайки модели за картографиране на съдбата, базирани на експресията на гена Ms4a3, специфично експресиран от гранулоцитно-моноцитни прогенитори.[42] Степента на заместване с макрофаги, получени от моноцити на костния мозък, изглежда е продиктувана основно от достъпа и наличността в нишата.[43] Нито една от тъканно-резидентните популации на макрофаги не показва пълно заместване с макрофаги, получени от моноцити от костен мозък, което предполага, че е постигнато равновесие във всеки орган между набирането на моноцити в костния мозък и пролиферацията и оцеляването на ембрионални и получени от моноцити от костен мозък макрофаги. [42]

Следователно, по време на живота на зряла възраст, резидентният LPM пул се поддържа в стабилно състояние чрез комбинация от самообновяване на резидентни ембрионални LPM и диференциация и самообновяване на резидентни moLPM. Следователно, в този ръкопис, освен ако не е посочено друго, терминът LPMs се отнася до възрастната LPM популация, която в стационарно състояние включва резидентни ембрионални LPMs и резидентни moLPMs. Интересното е, че след полова зрялост степента на ембрионално заместване на LPM е по-висока при мъже, чиито LPM показват по-висока пролиферативна активност, както се вижда от анализи за генетично картографиране на съдбата от лабораториите на д-р F. Ginhoux и д-р S. Jenkins, които въпреки това съобщават за разлики в процентите на заместване [39,42] Ginhoux и колеги [42] откриват по-висок дял на резидентни moLPM при мъже на възраст 8 седмици и 20 седмици (≈25 процента срещу 10 процента и ≈50 процента срещу 25 процента , съответно).

За разлика от това, Дженкинс и колеги [39] съобщават, че ≈30 процента от резидентните moLPMs са открити както при мъже, така и при жени на 4 седмици, докато на 16 седмици мъжете съдържат по-висок дял от резидентните moLPMs (≈60 процента срещу 30 процента). Предполага се, че сексуално диморфното заместване от резидентни moLPMs се контролира от промени в перитонеалната микросреда, които възникват при половото съзряване, независимо от нивата на естроген и перитонеалното затлъстяване [39], което води до различия в хетерогенността на популацията на LPM. Свързаната с пола дивергенция в хетерогенността в LPM популацията, както и половите различия в перитонеалната микросреда, определят значителни транскрипционни и функционални разлики между LPM популацията при мъжки и женски мишки, въпреки че анализите на RNA-seq на едноклетъчно ниво разкриха еквивалентни клъстерни идентичности в мъжки и женски 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-сгъване) между женски и мъжки LPM. 148-те mRNA транскрипта, по-силно експресирани в женски LPM, на популационно ниво, включват гени, свързани с усвояването и транспортирането на липиди, като Apoe, Apoc1, Saa2 и Saa3, както и гени, свързани с имунната защита. Последният включва Timd4, Cxcl13, Tgfb2, комплементните компоненти на гените C1qa, C3 и C4b и С-тип лектиновите рецепторни гени Cd209a, Cd209b и Clec4g. [39] Обратно, при мъжете гените, по-силно експресирани от LPM, са свързани с пролиферация и процеси, свързани с клетъчния цикъл, като Cdk1, E2f2 и Mki67.

Интересно е, че женските мишки са по-устойчиви на остър перитонит, индуциран от стрептококи от група В [44] или от инфекция със Streptococcus pneumoniae [39]. Тъй като CD209 (SIGN-R1) е критичен за оцеляването след инфекция от S. pneumoniae инфекция чрез насърчаване на ефективна бактериална фагоцитоза и клирънс, [24] се твърди, че зависимата от пола резистентност към бактериален перитонит се дължи на по-високата експресия от женски LPMs на CD209 и, допълнително, на компонентите на комплемента и хемокина CXCL13, набиращ B1 клетки.[39] В това отношение се твърди, че по-високата резистентност на жените и бебетата към инфекции, пренасяни по кръвен път, корелира с повишено CXCL13-зависимо производство от B1 клетки на естествени антитела.

4. Голямо заместване на перитонеални макрофаги, предизвикано от възпаление

Съобщава се, че възпалителни реакции в перитонеалната кухина, предизвикани от стерилни възпалителни стимули, [5,39,42,45,46] коремна хирургия [39] или бактериална инфекция [47] причиняват клетъчна смърт на LPM, което води до намаляване на броя на резидентни LPM (включително резидентни ембрионални LPM и резидентни moLPM), чиято степен корелира с тежестта на възпалението [42,46] Възстановяването на първоначалния пул LPM става чрез пролиферация на останалите резидентни LPM [45] и заместване с LPM, получени от възпалителни моноцити (наричани по-нататък ii-moLPM за индуцирани от възпаление moLPM), както е демонстрирано с помощта на различни експериментални стратегии, базирани на модели за картографиране на съдбата, [42] тъканно защитени химерни мишки от костен мозък и експерименти за адоптивен трансфер [39,46].

Използване на експериментален модел, базиран на индуцирането на леко възпаление, причинено от ниска доза зимозан (10 ug на мишка), или тежко възпаление, причинено от висока доза зимозан (1000 ug на мишка), и експерименти с адаптивен трансфер за проследяване на ii-moLPMs и да оценят как възпалителната среда контролира тяхната диференциация, Дженкинс и колеги предложиха, че степента на заместване на резидентните LPM с ii-moLPM и степента, до която по-късно придобиват идентичността и функцията на резидентните LPM, се определя от тежестта на възпалителния процес и степента на смърт от LPM [46] (Фигура 2).

ii-moLPM, образувани след леко възпаление, съжителстват в дългосрочен план с останалите резидентни LPM, но конкуренцията с резидентните LPM и промените в перитонеалната среда ги задържат в анормално състояние на активиране и блокират придобиването на резидентен LPM фенотип. Обратно, тежкото възпаление може да доведе до пълна аблация на резидентни LPM, които в крайна сметка са заменени от ii-moLPM, които са придобили резидентна LPM идентичност, но поддържат транскрипционно и функционално различни характеристики, определени от техния произход, перитонеално възпаление и време на - жителство.[46] Предполага се, че фенотипът на ii-moLPMs включва присъщи маркери, определени от техния произход, като CD62L и Semaphorin 4a, маркери, чиято експресия се контролира от конкуренцията с резидентни LPMs, но се препрограмира с времето, като GATA6, MHCII и CCR5, и маркери, свързани с времето на пребиваване, независимо от конкуренцията с резидентни LPM, като Tim4, CD209b и VSIG4. Значителна част от гените, диференциално експресирани от резидентни LPM и ii-moLPM, изглежда се контролират от разликите в сигнализирането на ретиноевата киселина, или директно, или по GATA6-зависим начин.[46]

ii-moLPM проявяват по-висока пролиферативна активност от резидентните LPM [38,46], което се предполага, че корелира с разликите в повишената способност на първите да пролиферират в отговор на CSF1, произведен от мезотелиални клетки [36]. В допълнение, ii-moLPM показват по-ниска способност да фагоцитират бактерии и да поглъщат умиращи клетки и не успяват да произведат CXCL13 [46]. Докато броят на перитонеалните В1 клетки се увеличава с възрастта в хомеостазата, перитонеалното възпаление води до дефектно натрупване на В1 клетки [46], тъй като, както беше посочено по-горе, производството на CXCL13 от LPMs контролира насочването на В1 клетки към перитонеалната кухина [48]. Следователно, фактът, че хетерогенността на развитието и функционалната популация на LPM зависи от пола и възрастта, има важни последици при разглеждането на ролята на LPM в възстановяването, защитата и въздействието върху метастазите на перитонеалния тумор, които трябва да бъдат взети под внимание в бъдещи проучвания.

Важно е да се отбележи, че моноцитите, набрани в перитонеалната кухина по време на възпалителни реакции, свързани с неинфекциозно перитонеално увреждане, инфекция или метастатичен туморен растеж, могат потенциално да се диференцират в произхождащи от моноцити клетки, които изпълняват специфични функции за възстановяване, защита или насърчаване на тумора, но може да не придобият фенотипни или функционални характеристики на LPM и следователно не трябва да се считат за ii-moLPM. Въпреки това, определянето на идентичността на клетките, диференцирани от моноцити, наети към възпаления перитонеум, може да бъде противоречиво, тъй като в повечето доклади, фокусирани върху функционалната значимост на клетките, получени от перитонеални моноцити, времето на персистиране и/или придобиването на LPM характеристики от тези клетки, получени от моноцити, не са разгледани и, обратно, в доклади за резидентно заместване на LPM по време на възпаление, функцията на ii-moLPMs не е проучена задълбочено.

В съответствие с хипотезата, че конкуренцията за определена физическа ниша, дефинирана от клетъчни и молекулярни фактори на микросредата, определя приноса на моноцитите към тъканно-резидентните макрофаги [43], беше предложено съществуването на биохимична ниша за перитонеалните резидентни макрофаги [46]. ] Съответно, конкуренцията за сигнали и взаимодействията между клетката, контролиращи оцеляването, пролиферацията и функцията на LPM, ще контролира баланса между резидентните LPM и ii-moLPM, както и придобиването на зряла резидентна LPM идентичност от iimoLPM.

5. Роля на големите перитонеални макрофаги в перитонеалната хомеостаза

LPMs изпълняват съществена роля в клирънса на апоптотичните клетки в стационарно състояние, отличителен белег на тъканно-резидентните макрофаги, който е от решаващо значение за поддържането на самопоносимост, [49] чрез експресията на специфични рецептори за почистване, включително CD36, CD93, CD163 Tim4 , и MerTK [16, 20–22] Интересно е, че ефективната интернализация на апоптотичните клетки от LPMs беше предложена да разчита на първоначалното свързване към Tim4 на фосфатидилсерин, изложен от апоптотичните клетки, последвано от MerTK-медиирано поглъщане [20]. LPMs са програмирани от перитонеалната микросреда за ефективно изчистване на апоптотичните клетки, като се избягва възпаление, управлявано от TLR-медиирано от разпознаване на собствени нуклеинови киселини, като същевременно се запазва способността да се реагира на инфекция [25].

Твърди се, че транскрипционните фактори Kruppel-подобни фактори 2 и 4 управляват програмирането на LPM за имунологично безшумен клирънс на апоптотичните клетки, като контролират експресията на рецепторни гени за разпознаване на апоптотични клетки, като Timd4, Marco и Olr1, и гени, действащи като отрицателни регулатори на TLR сигнализиране, като Hes1, Socs3, Pdlim2, Ptpn6 и Tnfaip3, което води до повишен праг на активиране.[25] В съответствие с тези наблюдения, LPM експресират VSIG4, рецептор, свързан със семейството на B7, за който се съобщава, че регулира надолу активирането на макрофагите, чрез PDK2-медиирано препрограмиране на митохондриалното окисление на пируват и производството на ROS.[23]

LPM играят основна роля в поддържането на хомеостазата на перитонеалните В1 клетки. Наистина, перитонеалните B1 клетки, които конститутивно произвеждат естествен IgM, осигурявайки локална първа линия на защита срещу голямо разнообразие от патогени [12], зависят от хемокина CXCL13, произведен от LPM и стромални клетки, за тяхното набиране от кръвообращението и насочване към перитонеалната кухина; CXCL13 също е необходим за насочване на B1 клетка към оментиума.[48] В допълнение, след миграция в стационарно състояние към чревната lamina propria, перитонеалните B1 клетки отделят IgA естествени антитела, за да осигурят имунен контрол на чревната микробиота.[12] Интересно е, че превключването на IgA клас в перитонеалните B1 клетки и следователно медиираната от B1 клетки чревна IgA секреция се контролира от ретиноева киселина/GATA6-зависима продукция на TGF-𝛽 от LPM.[19] В съответствие с това наблюдение, ретиноевата киселина и TGF-𝛽 имат синергичен ефект върху смяната на IgA клас в перитонеалните В1 клетки in vitro [50].

Допълнителна функция на LPM, свързана с перитонеалната хомеостаза, е наблюдението за откриване на стерилно перитонеално увреждане, което, освен ако не бъде бързо поправено, може да доведе до образуване на перитонеални сраствания, които могат да се превърнат в тежко перитонеално заболяване, включително чревна оклузия и безплодие при жените.[ 10] Наблюдението за откриване на перитонеално увреждане или инфекция се извършва основно от LPM и изисква активно патрулиране на перитонеалната повърхност. В тази връзка, в скорошен доклад, в който изобразяването на перитонеалната кухина през непокътнатата коремна стена е извършено чрез интравитална микроскопия, е показано, че LPM се движат пасивно по зависим от дишането и произволен начин в стационарно състояние, със скорости до 800 μm s−1. [4] Ролята на LPM в възстановяването на перитонеалната тъкан и образуването на адхезия се обсъжда в следващия раздел.

6. Роля на големите перитонеални макрофаги при възстановяване на перитонеална травма

Увреждането на коремния или висцералния перитонеум може да бъде причинено от стерилно нараняване в резултат на случайна травма или коремна операция или може да бъде резултат от перитонеални патологии, като инфекция, чернодробни или чревни заболявания или метастатичен туморен растеж. Скорошни проучвания, обсъдени по-долу, хвърлиха светлина върху механизмите, включени в възстановяването на перитонеално стерилно увреждане, и върху ролята на LPM в този процес.[10] За разлика от това, как перитонеумът, увреден от перитонеална инфекция или туморни метастази, впоследствие се възстановява, остава да бъде проучен в дълбочина.

Усещането за увреждане в перитонеалната лигавица се постига чрез разпознаване на свързани с опасността молекулярни модели (DAMPs), освободени от увредени клетки, включително мезотелиални клетки, клетки, разположени в субмезотелиалната съединителна тъкан, и потенциално тези, образуващи подлежащите тъкани. DAMP включват конститутивно експресирани DAMP, като ядрена и митохондриална ДНК, ядрени и митохондриални протеини (HMGB1, хистони, цитохром с), ATP, K плюс йони или S100 калций-свързващи протеини, индуцируеми DAMP, като протеини на топлинен шок, дефензини , галектини и IL-1𝛼 и извънклетъчни DAMP, като хиалуронан или хепаран сулфат.[51] DAMP-активираните мезотелиални клетки предизвикват перитонеално възпаление чрез освобождаване на провъзпалителни цитокини и хемокини, които насърчават набирането на левкоцити в увредените области и активиране на комплемента, което води до допълнително възпаление. Тази възпалителна реакция задейства зависима от тъканния фактор полимеризация на фибрин в резултат на дисбаланс между фибриногенезата и фибринолизата, което води до образуването на фибринова матрица, служеща като скеле за възстановяване на рани.

Последното включва набиране в субмезотелиалното отделение на левкоцити, изпълняващи възстановителна функция, включително LPMs, неутрофили, моноцити и макрофаги, получени от моноцити, набиране на мезенхимни прекурсори, отлагане на извънклетъчен матрикс, врастване на нерви и кръвоносни съдове и повторна епителизация на увредения перитонеум.[10] Персистирането на перитонеалното възпаление може да доведе до прекомерно отлагане на фибрин и в крайна сметка до образуване на фиброзни мостове между противоположни перитонеални повърхности, съдържащи нерви и кръвоносни съдове, наречени абдоминални сраствания.[52] Срастванията са предимно резултат от коремна хирургия, но могат да бъдат причинени и от инфекция, ендометриоза, лъчетерапия или перитонеална диализа и са свързани със значителна заболеваемост, която може да включва животозастрашаващи усложнения [52].

Анализът чрез електронна микроскопия на заздравяването на перитонеума след експериментално хирургично нараняване, разкриващ, че макрофагите са се прилепили към увредената тъкан 24 часа след нараняването и впоследствие са мигрирали в раната [53], предостави първото доказателство за възможната роля на макрофагите в перитонеума възстановяване на нараняване. Тази хипотеза беше допълнително подкрепена от интравитални микроскопски изследвания от лабораторията на д-р П. Кубес, които демонстрираха, че след лазерно индуцирано нараняване на чернодробната капсула, F4/80висок GATA6 плюс LPMs бяха привлечени към увредените зони и мигрираха през мезотелиума в чернодробни увреждания, в рамките на 1 час след лазерно индуцирано увреждане [30]

LPM усещат увредена тъкан чрез разпознаването на АТФ, освободен от чернодробни некротични клетки чрез DAMP рецептора PX27 и инфилтрират чернодробния паренхим чрез CD44-, медиирайки свързването с хиалуронан, присъстващ в увредените области. Интересното е, че привличането към увредената тъкан задейства пролиферация на LPM и регулиране на молекули, свързани с алтернативен активиран/възстановителен фенотип, като CD206, CD273 и аргиназа 1. Съответно, набраните LPM активно допринасят за отстраняването на некротични клетки, което се твърди, че е критично за реваскуларизация и възстановяване на тъканите, както е подкрепено от експерименти, показващи, че заздравяването на увредените зони е забавено при заредени с клодронат липозомно-медиирани LPM-изчерпани или GATA{8}}дефицитни мишки.[30]

Подобно ATP-индуцирано набиране и CD44-зависима миграция към увредената зона на F4/80 високи GATA6 плюс LPMs са описани в модел на чревно термично увреждане.[54] Заредените с клодронат липозомно-медиирани експерименти за изчерпване на LPM също подкрепят концепцията, че LPM допринасят за увредено чревно възстановяване в тази експериментална среда. Въпреки това дали, както е описано в този доклад, LPMs се набират в чревната сероза след увреждане на чревния епител, ще изисква допълнително изследване, тъй като остава възможно това явление да е артефактно, ако в тези експерименти увреждането не е ограничено само до повърхността на чревния луминал, но засяга чревната лигавица и субмукоза, като се вземе предвид експерименталната стратегия, използвана за справяне с този проблем в това проучване.

От друга страна, по отношение на експериментите за изчерпване на LPM чрез лечение с липозоми, заредени с клодронат, проведени за справяне с ролята на LPM в чернодробното или чревното серозно възстановяване, [30,54] дали забавеното заздравяване на рани, наблюдавано при мишки, третирани с клодронат се дължи, поне отчасти, на изчерпването на макрофагите, произхождащи от перитонеални моноцити и популациите макрофаги, резидентни в тъканите, присъстващи в оментиума, перитонеалната мембрана или чернодробната капсула, не може да бъде изключено. Наистина е доказано, че моноцитите се набират в перитонеалните наранени области, където се диференцират в произлизащи от моноцити макрофаги, които могат да насърчат възстановяването на тъканите [55].

В съответствие с тези наблюдения, концепцията, че след като LPMs се прикрепят към увреден мезотелиум, те мигрират в серозни наранявания и изпълняват критична възстановителна функция, беше оспорена от скорошен доклад, в който генетичното картографиране на съдбата позволява да се проследят резидентни LPMs след чернодробно стерилно увреждане [56] Тези проучвания разкриват, че GATA6 плюс резидентните LPMs се натрупват върху увредената повърхност на черния дроб, но минимално нахлуват в некротичния чернодробен паренхим. Освен това, чрез използване на зависимия от дифтериен токсин G6Mø-CreER; R26-tdTomato/iDTR мишка линия, която позволява генетична аблация на повечето GATA6 плюс резидентни LPM, авторите заключават, че липсата на GATA6 плюс резидентни LPM не оказва значително влияние върху заздравяването на чернодробни рани и по този начин, че GATA6 плюс резидентни LPM не са критични за регенерацията на увредена серозна тъкан. Следователно трябва да се проведат допълнителни изследвания, за да се установи дали и евентуално как LPM допринасят за перитонеалното заздравяване.

Интересно е, че скорошен доклад от лабораторията на д-р P. Kubes, базиран на изобразяването на перитонеалната кухина след лазерно индуцирано фокално термично перитонеално увреждане, чрез интравитална микроскопия през интактната коремна стена, подкрепя пряката роля на LPM в серозното възстановяване. [4] Наистина, резидентните GATA6 плюс LPM са първите клетки, наети за мезотелиални наранявания, процес, който изисква срязващ поток на перитонеална течност. Набраните LPMs се прикрепиха към увредения перитонеум и напълно покриха лезиите 15 минути след причиняването на нараняване, образувайки подобни на тромби структури, в процес, който отразява агрегацията на тромбоцитите в отговор на нараняване на кръвоносен съд. Агрегацията на LPM не зависи от канонични адхезионни молекули или полимеризация на фибрин, а от рецептори за почистване, съдържащи домени, богати на цистеин (SRCR) за рецептори за почистване, като MARCO или MSR1, които се свързват с голям брой полианионни лиганди и които са силно запазени през цялата еволюция от безгръбначни. Наистина, при бодлокожите, като морския таралеж, нараняването в целомичната кухина води до агрегация на целомоцити, експресиращи SRCR-съдържащи хомолози, които запечатват увредените зони [57,58]. Твърди се, че LPM допринасят за възстановяването на фокалните перитонеални лезии, чрез постигане на физическо запечатване на перитонеални наранявания, тъй като блокадата на агрегацията на макрофагите води до забавено заздравяване на увредения париетален перитонеум [4].

За разлика от това, използвайки експериментален модел на образуване на перитонеална адхезия, предизвикано от хирургично стерилно нараняване, включващо образуването на перитонеален бутон чрез зашиване на част от перитонеалната стена, беше показано, че голям брой LPMs се набират към бутоните в рамките на 3 часа след операцията [4] В тази ятрогенна обстановка макрофагите образуват обширни агрегати, които насърчават отлагането на фибрин и растежа на белег, което води до образуване на перитонеални сраствания в рамките на 7 дни след операцията.

Интересно е, че броят и развитието на перитонеалните адхезии са значително намалени при мишки, при които LPMs са изчерпани 24 часа преди операцията, което потвърждава, че LPMs допринасят за образуването на перитонеална адхезия. Интересното е, че чрез използване на подобен модел на експериментално образуване на адхезия, LPMs беше показано, че образуват клетъчна бариера над фибриновите съсиреци, образувани в увредени мезотелиални области, процес, водещ до образуване на адхезия, ако макрофагалната бариера е недостатъчна, за да покрие фибриновия съсирек, но това изключва образуването на адхезия, ако макрофагалната бариера напълно екранира фибриновите съсиреци.[59] Наистина, медиираното от IL-4- подсилване на макрофагалната бариера предотвратява образуването на сраствания и може да бъде основа за разработването на иновативни лечения за предотвратяване на следоперативни сраствания. Следователно, въпреки че първоначалното набиране и агрегация на макрофаги, заедно с отлагането на фибрин, изглежда е необходимо за правилна серозна репарация, то може също да причини патогенни белези, водещи до образуване на адхезия, ситуация, която е свързана с ниска мезотелиална фибринолитична активност.[52] ]

В заключение, ролята на LPM при стерилно възстановяване на перитонеални увреждания е до голяма степен продиктувана от тежестта на нараняването. LPM насърчават образуването на адхезия след голямо перитонеално нараняване, но изпълняват основна функция за бързо възстановяване на фокални мезотелиални наранявания, напомнящи за примитивни механизми за възстановяване, запазени през цялата еволюция (Фигура 3). От друга страна, потенциалът на LPMs да нахлуят в дълбоко увредена субмезотелиална тъкан и да допринесат за нейното възстановяване заедно с макрофаги и неутрофили, получени от моноцити, все още е спорен и следователно изисква допълнително изследване. В това отношение, дали, както е описано за други популации на макрофаги, LPMs произвеждат дълбоки лечебни медиатори, като растежен фактор, получен от тромбоцити, инсулиноподобен растежен фактор 1, TGF-𝛽1 или VEGF-𝛼, [60] остава да се проучи .

For more information:1950477648nn@gmail.com