MACRÒFAGS: CARACTERÍSTIQUES, FORMACIÓ, TIPUS, FUNCIONS - BIOLOGIA - 2025

Els macròfags són cèl·lules fagocítiques dedicades que pertanyen a un dels molts tipus de cèl·lules presents en els teixits connectius. Hi com a cèl·lules mòbils i fixes, i són importants efectors dins el sistema immunològic.

Pertanyen a sistema fagocític mononuclear, que inclou, a més dels macròfags, als monòcits, als promonocitos ia les seves cèl·lules precursores. La funció principal de les cèl·lules que pertanyen a aquest sistema és "netejar" la sang, la limfa i altres teixits mitjançant la ingestió o fagocitosi de diferents partícules.

Macròfag fagocitant una cèl·lula fúngica patògena (Font: Carolina Coelho via Wikimedia Commons)

Els macròfags deriven de la medul·la òssia, estan distribuïts en tot el cos i posseeixen diferents formes i característiques, que moltes vegades depenen de el teixit on es troben, del seu grau de diferenciació i de l'edat o de el moment de la vida d'l'organisme on es estudiïn.

Són de les cèl·lules més plàstiques de sistema hematopoètic, ja que es troben en tots els teixits de el cos i posseeixen diferents funcions: participen en els processos de desenvolupament, en el manteniment de l'homeòstasi corporal, en la reparació de teixits i en el sistema immune.

Una de les seves funcions principals està íntimament associada amb la defensa immunològica de l'organisme, ja que la seva activitat fagocítica és regulada pels components de sistema de complement i les immunoglobulines (tots dos components de sistema de resposta immune).

Van ser descoberts fa més d'un segle, però s'han definit com a cèl·lules "ancestrals" a la filogènia dels metazous. Durant el seu descobriment es va ressaltar no només la seva capacitat fagocítica sinó la seva capacitat per distingir entre el propi i el que és estrany, amb el que va néixer el concepte d'immunitat innata.

descobriment

Les primeres cèl·lules fagocítiques van ser descrites a partir d'un estudi realitzat amb granotes a l'any 1883 pel zoòleg rus Elie Metchnikoff, qui no només va descriure la seva funció en la defensa contra agents estranys, sinó també la capacitat d'aquestes cèl·lules per eliminar cèl·lules moribundes o senescents en l'hoste i identificar el propi de l'estrany.

Metchnikoff va ser un destacat investigador, catalogat com el pare de la immunologia moderna, qui va realitzar importants contribucions a el desenvolupament de la immunologia com una nova disciplina. Les seves troballes van establir també una relació d'homologia entre el sistema immune dels invertebrats i el dels mamífers.

Amb la seva descripció dels fagòcits i dels processos fagocíticos, aquest investigador, guardonat amb un premi Nobel fa més de cent anys (el 1908), va descobrir un dels mecanismes més intrigants de la immunitat innata.

Els seus experiments van consistir en "desafiar" o "molestar" amb espines a larves d'una espècie d'estrella de mar amb la finalitat d'estimular a les seves cèl·lules immunològiques i estudiar la seva reacció davant la invasió d'aquests agents estranys. Amb això va observar l'aparició d'unes cèl·lules amb característiques especials que es "menjaven" aquestes estructures.

Va encunyar el terme "fagòcits" (de el grec "pagament" - devorar- i "cits" - cèl·lula-) a les cèl·lules que va observar, i a el procés que realitzaven "fagocitosi", però la rellevància d'aquest descobriment no es va fer evident fins a alguns anys més tard, amb els descobriments de Paul Ehrlich relacionats amb la immunitat humoral i els anticossos.

Característiques

Les cèl·lules tipus-macròfag comparteixen moltes característiques en els diferents organismes multicel·lulars on poden trobar-se. Són transportades des dels seus llocs de producció cap a les diferents parts de el cos, de diferents formes depenent de l'existència d'un sistema sanguini o no.

Les característiques més distintives dels macròfags inclouen la seva capacitat fagocítica, la mobilitat que presenten molts d'ells i la seva capacitat biosintètica, que està acompanyada d'una gran diversitat de patrons d'expressió genètica.

En el seu estat actiu, són cèl·lules extremadament dinàmiques, amb un intens trànsit membranal. En elles ocorren diversos processos de fusió i fissió de membranes, associats amb l'endocitosi i la fagocitosi.

Aquestes cèl·lules especialitzades poden classificar-se com "longeves", ja que aparentment viuen llargs períodes de temps en els teixits perifèrics de el cos. A més, són contínuament reemplaçades per la diferenciació de les seves cèl·lules progenitores provinents de la medul·la òssia, que poden deixar la circulació i ingressar cap als diferents teixits connectius.

Com que són cèl·lules mòbils, alguns macròfags presenten replecs en la seva membrana plasmàtica. Quan es disposen a fagocitar partícules de grans dimensions, poden fusionar-se amb altres cèl·lules per formar el que alguns autors anomenen com a "cèl·lula gegant de cos estrany», un macròfag gegant multinucleado.

Quan s'observen en els teixits dels quals formen part, aquestes cèl·lules es veuen organitzades en patrons definits, on cada cèl·lula ocupa el seu propi territori, una cosa així com un "teixit dins d'un altre teixit".

formació

El sistema reticuloendotelial és un llinatge hematopoètic que deriva de cèl·lules progenitores de la medul·la òssia. Els progenitors compromesos es diferencien per formar els monòcits sanguinis, que viatgen pel torrent i ingressen als teixits per convertir-se en macròfags residents.

La formació de sistema fagocític mononuclear comença amb les cèl·lules més "immadures", els promonocitos, que són les cèl·lules replicatives que donen origen als monòcits. Aquests últims són els que abandonen la medul·la òssia i arriben al torrent sanguini, on, en les següents 8 hores, creixen i es diferencien en els monòcits madurs.

En els llocs on els monòcits madurs troben condicions "favorables" per a la fagocitosi, es diferencien en el que es coneix com macròfags residents, ja que no es troben lliures en circulació. És llavors quan són equipats amb tot l'aparell adequat per a la digestió de les partícules a fagocitar.

La diferenciació implica diversos canvis: creixement de el cos cel·lular (almenys 5 vegades la mida de l'monòcit original), augment de el nombre i complexitat d'orgànuls interns, adquisició de la capacitat fagocítica (acumulació d'enzims hidrolítics) i secreció de factors solubles.

Aquestes cèl·lules es distribueixen en totes les regions de el cos. Algunes tenen preferències especials per certs teixits (fixos), mentre que altres retenen la seva capacitat de desplaçament (ameboide) i estan lliures o errants.

histologia

Els macròfags tenen una morfologia molt variable deguda, en gran part, a la seva condició mòbil, ja que són capaços de desplaçar-se entre ia través de diferents teixits. Tenen formes irregulars, són aplanats i sovint mostren processos tipus pseudopodis per desplaçar-se.

El cos cel·lular dels macròfags pot mesurar fins a 30μm de diàmetre; i en el seu citoplasma s'observa un sol nucli de forma irregular, amb una o dues esquerdes prominents que li donen forma de ronyó i una regió densa formada per heterocromatina.

Posseeixen diverses vacúols que proveeixen els enzims i els espais adequats per a fagocitar partícules com microorganismes o restes cel·lulars. A més, posseeixen varietat de lisosomes, "fagosomas", cossos multivesiculares i cossos residuals; és per això que, a la llum de l'microscopi, es diu que presenten un citoplasma "granular".

Ja que per exercir la seva funció necessiten de la síntesi de gran quantitat d'enzims hidrolítics, aquestes cèl·lules presenten un reticle endoplasmàtic molt desenvolupat, així com un complex de Golgi prominent per a exercir les funcions de transport vesicular d'aquests enzims.

Un histiocito (macròfag) fagocitant cèl·lules sanguínies (hematofagocitosis) (Font: Koenjo via Wikimedia Commons)

Els macròfags tenen arranjaments corticals de microfilaments d'actina que són característics per a aquest tipus de cèl·lules; també s'observen nombrosos microtúbuls i filaments intermedis que fan servir per al seu desplaçament ameboide i durant els processos fagocíticos.

Ja que són cèl·lules fagocítiques, és possible distingir-les a l'injectar tints especials (blau de tripano, Carmino de liti o tinta Índia), ja que aquestes tincions són fagocitades i emmagatzemades en el citoplasma en forma de grànuls.

tipus

En el cos humà, els macròfags es distingeixen d'acord a la seva localització i la seva funció. D'aquesta manera es coneixen els macròfags intestinals, els alveolars (en els pulmons), els histiòcits (en els teixits connectius), les cèl·lules de Kupffer (en el fetge), les cèl·lules mesangials (en el ronyó), les cèl·lules microglials (en el cervell) i els osteoclasts (en l'os).

macròfags intestinals

Aquesta mena de macròfag representa una de les poblacions de macròfags més abundants en el cos i representen la primera línia de defensa (sistema immune innat). Es troben a la làmina pròpia subepitelial.

S'encarreguen de regular les respostes inflamatòries contra bacteris i contra els diferents antígens que puguin sobrepassar la barrera epitelial. A més, protegeixen la mucosa contra patògens perillosos i "depuren" el sistema de cèl·lules mortes i altres deixalles forans.

Els macròfags intestinals posseeixen mecanismes especials que els fan capaços de distingir entre microorganismes comensals no-patogènics i invasors perillosos.

macròfags alveolars

Són macròfags especialitzats que resideixen en els alvèols pulmonars, uns compartiments amb grans fluctuacions mediambientals, relacionades principalment amb la pressió parcial d'oxigen. Són una de les poques poblacions cel·lulars que es troben en aquests espais, a més d'alguns limfòcits.

Així com altres macròfags, tenen importants funcions en la "neteja" de les cèl·lules apoptòtiques i altres restes cel·lulars. També estan implicades en la depuració de partícules contaminants que entren pel tracte respiratori, i participen, a més, en diferents processos immunològics.

histiòcits

El terme «histiocito» s'empra comunament per designar a totes les cèl·lules amb característiques i ascendència tipus-macròfag que es troben en els teixits connectius.

És a dir, es refereix a les cèl·lules diferenciades que provenen dels llinatges monòcit / macròfag, incloent als macròfags sinusoïdals de la melsa, els macròfags alveolars en els pulmons i les cèl·lules de Kupffer al fetge.

A l'igual que els altres tipus de macròfags, els histiòcits defensen a el cos dels microorganismes invasors i de partícules orgàniques o inorgàniques no desitjades, i també participen en la presentació d'antígens als limfòcits T com a iniciació de la resposta immune.

Cèl·lules de Kupffer

Són un tipus de cèl·lula hepàtica que es classifica dins del grup de macròfags residents, i que es relacionen amb les cèl·lules de l'revestiment sinusoïdal, que no és més que una capa de cèl·lules que recobreix els sinusoides, espais vasculars de grans dimensions situats entre les plaques d'hepatòcits que conformen els lobels hepàtics.

Si s'observa una micrografia electrònica d'aquestes cèl·lules, podran apreciar múltiples projeccions citoplasmàtiques, moltes mitocòndries, un reticle endoplasmàtic reduït, un petit complex de Golgi i molts lisosomes i endosomes.

Es considera que aquestes són cèl·lules "escombriaires migratòries", atès que no posseeixen connexions intercel·lulars amb les seves cèl·lules veïnes.

cèl·lules mesangiales

Les cèl·lules mesangials són cèl·lules residents en els glomèruls de ronyó, que són els llocs d'aquest òrgan on es filtra la sang i es sintetitza l'orina. Entre les seves funcions principals destaquen la regulació de l'flux sanguini i la fagocitosi, i estan implicades en diferents patologies renals.

Posseeixen característiques de cèl·lules de múscul llis modificades, ja que tenen una contractilitat inherent, i són capaços de produir citocines i endocitar macromolècules com els complexos immunològics.

cèl·lules microglials

Representen el 20% de les cèl·lules en el sistema nerviós central i estan relacionades morfològica, inmunofenotípica- i funcionalment amb les cèl·lules de la nissaga monòcit / macròfag.

S'activen en resposta a una àmplia varietat d'afeccions o ferides al cervell i s'encarreguen de la defensa contra microorganismes invasors.

osteoclasts

Els osteoclasts són cèl·lules pertanyents a el teixit ossi que s'encarreguen d'un procés conegut com "resorció òssia", fonamental per a la homeòstasi d'aquest teixit connectiu, durant i després de la osteogènesi.

Les seves funcions es relacionen amb la seva capacitat de "hidrolitzar" cèl·lules apoptòtiques o senescents que componen el teixit ossi mitjançant la secreció d'enzims lisosomals i d'altres ions que participen en el procés.

funcions

Els macròfags són cèl·lules amb una gran plasticitat que estan especialitzades en la fagocitosi de substàncies estranyes i microorganismes invasors, cèl·lules danyades, velles o senescents, i deixalles cel·lulars, entre d'altres. També s'ha demostrat que estan involucrats en la pinocitosi.

Certs tipus de macròfags tenen funcions fagocítiques "especialitzades", com ara la fagocitosi de bacteris que es dóna després d'el reconeixement de residus especials de carbohidrats en les parets cel·lulars bacterianes per mitjà de receptors en la superfície de l'macròfag coneguts com C3.

A més de les seves funcions de "sentinella" i de "neteja", els macròfags residents són capaços d'iniciar respostes inflamatòries agudes i canvis vasculars a través de la seva associació amb la microvasculatura.

Durant aquestes respostes inflamatòries, els macròfags són activats per factors secretats pels limfòcits, el que els ajuda a incrementar la seva capacitat fagocítica gràcies a una mena de metamorfosi per mitjà de la qual adquireixen microvellositats i lamelipodios (prolongacions membranals).

Alguns tipus de macròfags fagociten antígens i se'ls presenten als limfòcits, pel que tenen una implicació directa en les cascades de respostes immunològiques. A més, secreten factors especials que estimulen la divisió dels limfòcits T, la diferenciació dels limfòcits B, etc.

Els macròfags alveolars són el millor exemple per a les funcions "no-fagocítiques" dels macròfags, ja que poden endocitar sutge, amiant, contaminants gasosos industrials, fum de cigarrets i fins i tot fibres de cotó.

referències

1. Cline, M. (1994). Histiocytes and Histiocytosis. Blood, 84 (4), 2840-2853.
2. Dudek, RW (1950). High-Yield Histology (2nd ed.). Philadelphia, Pennsylvania: Lippincott Williams & Wilkins.
3. Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Text Atles d'Histologia (2nd ed.). Mèxic DF: McGraw-Hill Interamericana Editors.
4. Gehrmann, J., Matsumoto, I., & Kreutzberg, GW (1995). Microglia: Intrinsic immune effector cell of the brain. Brain Research Reviews, 20, 269-287.
5. Gordon, S. (2007). The macrophage: Past, present and future. European Journal of Immunology, 37, 9-17.
6. Hume, DA (2006). The mononuclear phagocyte system. Current Opinion in Immunology, 18, 49-53.
7. Hussell, T., & Bell, TJ (2014). Alveolar macrophages: plasticity in a tissue-specific context. Nature Reviews Immunology, 1-13.
8. Johnson, K. (1991). Histology and Cell Biology (2nd ed.). Baltimore, Maryland: The National medical sèries for independent study.
9. Kindt, T., Goldsby, R., & Osborne, B. (2007). Immunologia de Kuby (6th ed.). Mèxic DF: McGraw-Hill Interamericana d'Espanya.
10. Kuehnel, W. (2003). Color Atlas of Cytology, Histology, and Microscopic Anatomy (4th ed.). New York: Thieme.
11. Liu, G., & Yang, H. (2013). Modulation of Macrophage Activation and Programming in Immunity. Journal of Cellular Physiology, 502-512.
12. Masuya, M., Drake, CJ, Fleming, PA, Reilly, CM, Zeng, H., Hill, WD,… Ogawa, M. (2003). Hematopoietic origin of glomerular mesangial cells. Blood, 101 (6), 2215-2218.
13. Berenar, F. (2016). A Journey with Elie Metchnikoff: From innate cell Mechanisms in Infectious Diseases to Quantum Biology. Frontiers in Public Health, 4 (125), 1-5.
14. Smith, PD, Smythies, LI, Shen, R., Gliozzi, M., & Wahl, SM (2011). Intestinal macrophages and response to microbial encroachment. Mucosal Immunology, 4 (1), 32-42.
15. van Furth, R., Cohn, Z., Hirsch, J., Humphrey, J., Spector, W., & Langevoort, H. (1972). The mononuclear phagocyte system: a new classification of macrophages, monocytes, and their precursor cells. Memoranda, 845-852.
16. VIB Life Sciences Research Institute. (2016). Retrieved from www.vib.be/en/news/Pages/Macrophages-One-Of-The-Oldest-Immune-Cells-Reveals-Its-Hidden-Beauty-After-A-Century.aspx
17. Wynn, TA, Chawla, A., & Pollard, JW (2013). Macrophage biology in development, homeòstasi and disease. Nature, 496, 445-455.