MACROFAGI: CARATTERISTICHE, FORMAZIONE, TIPI, FUNZIONI - BIOLOGIA - 2025

I macrofagi sono cellule fagocitiche che appartengono a uno dei tanti tipi di cellule presenti nei tessuti connettivi. Esistono come cellule mobili e fisse e sono importanti effettori all'interno del sistema immunitario.

Appartengono al sistema fagocitico mononucleare, che comprende, oltre ai macrofagi, i monociti, i promonociti e le loro cellule precursori. La funzione principale delle cellule appartenenti a questo sistema è quella di "pulire" il sangue, la linfa e altri tessuti mediante l'ingestione o la fagocitosi di diverse particelle.

Macrofagi che fagocitano una cellula fungina patogena (Fonte: Carolina Coelho tramite Wikimedia Commons)

I macrofagi derivano dal midollo osseo, sono distribuiti in tutto il corpo e hanno forme e caratteristiche diverse, che spesso dipendono dal tessuto in cui si trovano, dal loro grado di differenziazione e dall'età o dal tempo di vita dell'organismo in cui si trovano studia.

Sono una delle cellule più plastiche del sistema ematopoietico, poiché si trovano in tutti i tessuti del corpo e svolgono diverse funzioni: partecipano ai processi di sviluppo, al mantenimento dell'omeostasi corporea, alla riparazione dei tessuti e al sistema immunitario .

Una delle sue funzioni principali è strettamente associata alla difesa immunitaria dell'organismo, poiché la sua attività fagocitica è regolata da componenti del sistema del complemento e dalle immunoglobuline (entrambi componenti del sistema di risposta immunitaria).

Sono stati scoperti più di un secolo fa, ma sono stati definiti cellule "ancestrali" nella filogenesi metazoica. Durante la sua scoperta è stata evidenziata non solo la sua capacità fagocitica, ma anche la sua capacità di distinguere tra sé ed estraneo, con cui è nato il concetto di immunità innata.

Scoperta

Le prime cellule fagocitiche furono descritte da uno studio condotto su rane nel 1883 dallo zoologo russo Elie Metchnikoff, che non solo descrisse la loro funzione di difesa contro agenti estranei, ma anche la capacità di queste cellule di eliminare cellule morenti o senescente nell'ospite e identificare il proprio dallo strano.

Metchnikoff era un ricercatore leader, indicato come il padre dell'immunologia moderna, che ha dato importanti contributi allo sviluppo dell'immunologia come nuova disciplina. Le loro scoperte hanno anche stabilito una relazione omologica tra il sistema immunitario degli invertebrati e quello dei mammiferi.

Con la sua descrizione dei fagociti e dei processi fagocitici, questo ricercatore, insignito del Premio Nobel più di cento anni fa (nel 1908), scoprì uno dei meccanismi più intriganti dell'immunità innata.

I loro esperimenti consistevano in larve "stimolanti" o "disturbanti" di una specie di stella marina con spine per stimolare le loro cellule immunitarie e studiare la loro reazione all'invasione di questi agenti estranei. Con questo, ha osservato la comparsa di cellule con caratteristiche speciali che "mangiavano" queste strutture.

Ha coniato il termine "fagociti" (dal greco "pagamento" - divorare- e "cytos" - cellula-) per le cellule che ha osservato, e per il processo che ha portato a "fagocitosi", ma la rilevanza di questa scoperta non divenne evidente fino a quando alcuni anni dopo, con le scoperte di Paul Ehrlich relative all'immunità umorale e agli anticorpi.

caratteristiche

Le cellule simili ai macrofagi condividono molte caratteristiche nei diversi organismi multicellulari in cui possono essere trovate. Sono trasportati dai loro siti di produzione a diverse parti del corpo, in modi diversi a seconda dell'esistenza o meno di un sistema sanguigno.

Le caratteristiche più distintive dei macrofagi includono la loro capacità fagocitica, la mobilità di molti di loro e la loro capacità biosintetica, che è accompagnata da una grande diversità di modelli di espressione genica.

Nel loro stato attivo, sono cellule estremamente dinamiche, con intenso traffico di membrana. In essi si verificano vari processi di fusione e fissione della membrana, associati a endocitosi e fagocitosi.

Queste cellule specializzate possono essere classificate come "longeve" poiché apparentemente vivono per lunghi periodi di tempo nei tessuti periferici del corpo. Inoltre, sono continuamente sostituiti dalla differenziazione delle loro cellule progenitrici dal midollo osseo, che può uscire dalla circolazione ed entrare nei diversi tessuti connettivi.

Poiché sono cellule mobili, alcuni macrofagi hanno pieghe nella loro membrana plasmatica. Quando sono disposti per inghiottire particelle di grandi dimensioni, possono fondersi con altre cellule per formare ciò che alcuni autori chiamano "cellula da corpo estraneo gigante", un macrofago multinucleato gigante.

Quando osservate nei tessuti di cui fanno parte, queste cellule sono organizzate in schemi definiti, dove ogni cellula occupa il proprio territorio, qualcosa come un “tessuto all'interno di un altro tessuto”.

Formazione

Il sistema fagocitico mononucleare è un lignaggio ematopoietico derivato dalle cellule progenitrici del midollo osseo. I progenitori compromessi si differenziano per formare monociti del sangue, che viaggiano attraverso il flusso ed entrano nei tessuti per diventare macrofagi residenti.

La formazione del sistema fagocitico mononucleare inizia con le cellule più “immature”, i promonociti, che sono le cellule replicative che danno origine ai monociti. Questi ultimi sono quelli che lasciano il midollo osseo e raggiungono il flusso sanguigno, dove, nelle successive 8 ore, crescono e si differenziano in monociti maturi.

Nei luoghi in cui i monociti maturi trovano condizioni "favorevoli" per la fagocitosi, si differenziano per i cosiddetti macrofagi residenti, poiché non sono liberi in circolazione. È allora che sono dotati di tutti gli apparati appropriati per la digestione delle particelle da fagocitare.

La differenziazione comporta vari cambiamenti: crescita del corpo cellulare (almeno 5 volte la dimensione del monocito originale), aumento del numero e della complessità degli organelli interni, acquisizione della capacità fagocitica (accumulo di enzimi idrolitici) e secrezione di fattori solubili.

Queste cellule sono distribuite in tutte le regioni del corpo. Alcuni hanno preferenze speciali per determinati tessuti (fissi), mentre altri mantengono la loro capacità di muoversi (ameboide) e sono liberi o vaganti.

Istologia

I macrofagi hanno una morfologia molto variabile dovuta, in gran parte, alla loro condizione di mobilità, poiché sono in grado di muoversi tra e attraverso tessuti diversi. Sono di forma irregolare, appiattiti e spesso mostrano processi simili a pseudopodi per il movimento.

Il corpo cellulare dei macrofagi può misurare fino a 30μm di diametro; e nel suo citoplasma si osserva un unico nucleo di forma irregolare, con una o due fessure prominenti che gli danno la forma di un rene e una regione densa formata da eterocromatina.

Hanno vari vacuoli che forniscono enzimi e spazi adeguati per inghiottire particelle come microrganismi o detriti cellulari. Inoltre, hanno una varietà di lisosomi, "fagosomi", corpi multivesiculari e corpi residui; ecco perché, alla luce del microscopio, si dice che abbiano un citoplasma "granulare".

Poiché richiedono la sintesi di una grande quantità di enzimi idrolitici per esercitare la loro funzione, queste cellule presentano un reticolo endoplasmatico altamente sviluppato, nonché un complesso di Golgi prominente per esercitare le funzioni di trasporto vescicolare di questi enzimi.

Un istiocita (macrofago) che inghiotte le cellule del sangue (ematofagocitosi) (Fonte: Koenjo tramite Wikimedia Commons)

I macrofagi possiedono disposizioni corticali di microfilamenti di actina che sono caratteristici di questi tipi di cellule; Si osservano anche numerosi microtubuli e filamenti intermedi, che utilizzano per il loro movimento ameboide e durante i processi fagocitici.

Poiché sono cellule fagocitiche, possono essere distinte iniettando coloranti speciali (blu trypan, carminio di litio o inchiostro di India), poiché queste macchie sono fagocitiche e immagazzinate nel citoplasma sotto forma di granuli.

tipi

Nel corpo umano, i macrofagi si distinguono in base alla loro posizione e alla loro funzione. In questo modo i macrofagi intestinali, gli alveolari (nei polmoni), gli istiociti (nei tessuti connettivi), le cellule di Kupffer (nel fegato), le cellule mesangiali (nel rene), le cellule microgliali (nel il cervello) e gli osteoclasti (nell'osso).

Macrofagi intestinali

Questa classe di macrofagi rappresenta una delle popolazioni di macrofagi più abbondanti nel corpo e rappresenta la prima linea di difesa (sistema immunitario innato). Si trovano nella lamina propria subepiteliale.

Hanno il compito di regolare le risposte infiammatorie contro i batteri e contro i diversi antigeni che possono superare la barriera epiteliale. Inoltre, proteggono la mucosa da pericolosi agenti patogeni e "purificano" il sistema delle cellule morte e altri detriti estranei.

I macrofagi intestinali possiedono meccanismi speciali che li rendono capaci di distinguere tra microrganismi commensali non patogeni e pericolosi invasori.

Macrofagi alveolari

Sono macrofagi specializzati che risiedono negli alveoli polmonari, compartimenti con grandi fluttuazioni ambientali, principalmente legate alla pressione parziale dell'ossigeno. Sono una delle poche popolazioni cellulari presenti in questi spazi, oltre ad alcuni linfociti.

Come altri macrofagi, hanno importanti funzioni nella "pulizia" delle cellule apoptotiche e di altri detriti cellulari. Sono anche coinvolti nella purificazione delle particelle inquinanti che entrano attraverso le vie respiratorie e partecipano anche a diversi processi immunologici.

istiociti

Il termine "istiocita" è comunemente usato per riferirsi a tutte le cellule con caratteristiche simili ai macrofagi e ascendenza presenti nei tessuti connettivi.

Cioè, si riferisce a cellule differenziate che provengono dai lignaggi monociti / macrofagi, compresi i macrofagi sinusoidali nella milza, i macrofagi alveolari nei polmoni e le cellule di Kupffer nel fegato.

Come gli altri tipi di macrofagi, gli istiociti difendono il corpo dall'invasione di microrganismi e particelle organiche o inorganiche indesiderate, e partecipano anche alla presentazione di antigeni ai linfociti T come inizio della risposta immunitaria.

Cellule di Kupffer

Sono un tipo di cellula epatica classificata all'interno del gruppo dei macrofagi residenti, e che sono legate alle cellule del rivestimento sinusoidale, che altro non è che uno strato di cellule che ricopre le sinusoidi, ampi spazi vascolari situati tra le placche. degli epatociti che compongono i lobuli del fegato.

Una micrografia elettronica di queste cellule rivelerà più proiezioni citoplasmatiche, molti mitocondri, un reticolo endoplasmatico ridotto, un piccolo complesso di Golgi e molti lisosomi ed endosomi.

Queste sono considerate cellule di "immondizia migratoria", poiché non hanno connessioni intercellulari con le cellule vicine.

Cellule mesangiali

Le cellule mesangiali sono cellule residenti nei glomeruli del rene, che sono i siti di questo organo dove il sangue viene filtrato e l'urina viene sintetizzata. Le loro funzioni principali includono la regolazione del flusso sanguigno e la fagocitosi e sono coinvolti in diverse patologie renali.

Hanno caratteristiche di cellule muscolari lisce modificate, poiché hanno una contrattilità intrinseca e sono in grado di produrre citochine e macromolecole endocitanti come gli immunocomplessi.

Cellule microgliali

Rappresentano il 20% delle cellule del sistema nervoso centrale e sono morfologicamente, immunofenotipicamente e funzionalmente correlati alle cellule della stirpe dei monociti / macrofagi.

Sono attivati ​​in risposta a un'ampia varietà di condizioni o lesioni nel cervello e sono responsabili della difesa contro l'invasione di microrganismi.

Gli osteoclasti

Gli osteoclasti sono cellule appartenenti al tessuto osseo responsabili di un processo noto come "riassorbimento osseo", essenziale per l'omeostasi di questo tessuto connettivo, durante e dopo l'osteogenesi.

Le sue funzioni sono legate alla sua capacità di "idrolizzare" le cellule apoptotiche o senescenti che compongono il tessuto osseo attraverso la secrezione di enzimi lisosomiali e altri ioni che partecipano al processo.

Caratteristiche

I macrofagi sono cellule altamente plastiche specializzate nella fagocitosi di sostanze estranee e microrganismi invasori, cellule danneggiate, vecchie o senescenti e detriti cellulari, tra gli altri. È stato anche dimostrato che sono coinvolti nella pinocitosi.

Alcuni tipi di macrofagi hanno funzioni fagocitiche "specializzate", come la fagocitosi batterica che si verifica dopo il riconoscimento di speciali residui di carboidrati sulle pareti cellulari batteriche tramite i recettori sulla superficie del macrofago noto come C3.

Oltre alle loro funzioni "sentinella" e "pulizia", ​​i macrofagi residenti sono in grado di avviare risposte infiammatorie acute e cambiamenti vascolari attraverso la loro associazione con la microvascolatura.

Durante queste risposte infiammatorie, i macrofagi vengono attivati ​​da fattori secreti dai linfociti, che li aiuta ad aumentare la loro capacità fagocitica grazie a una sorta di metamorfosi attraverso la quale acquisiscono microvilli e lamellipodi (estensioni di membrana).

Alcuni tipi di macrofagi fagocitano gli antigeni e li presentano ai linfociti, quindi sono direttamente coinvolti nelle cascate delle risposte immunitarie. Inoltre, secernono fattori speciali che stimolano la divisione dei linfociti T, la differenziazione dei linfociti B, ecc.

I macrofagi alveolari sono il miglior esempio delle funzioni “non fagocitiche” dei macrofagi, poiché possono endocita fuliggine, amianto, inquinanti gassosi industriali, fumo di sigaretta e persino fibre di cotone.

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