MONOZYTEN: EIGENSCHAFTEN, FUNKTIONEN, WERTE, KRANKHEITEN - BIOLOGIE - 2025

Die Monozyten sind Blutzellen, die zu einer Leukozyten-Subpopulation gehören, die als mononukleäres Phagozytensystem bezeichnet wird. Sie haben einen gemeinsamen Ursprung mit anderen Phagozyten in hämatopoetischen Stammzellen. Sie sind verantwortlich für die Regulierung der angeborenen und adaptiven Immunität sowie für den Umbau des Gewebes und die Homöostase.

Es gibt zwei Untergruppen von Monozyten, die sich in ihren Funktionen und Schicksalen unterscheiden, nämlich: 1) eine, die nach Extravasation aus dem peripheren Kreislauf Makrophagen produziert; 2) eine andere, die sich unter entzündlichen Bedingungen in entzündliche dendritische Zellen differenziert.

Quelle: Dr. Graham Beards

Makrophagen sind phagozytische Zellen, die im lymphoiden und nicht-lymphoiden Gewebe vorkommen. Sie sind an der Homöostase des Steady-State-Gewebes beteiligt, indem sie apoptotische Zellen eliminieren. Darüber hinaus besitzen sie eine Vielzahl von Rezeptoren, die Krankheitserreger erkennen.

Dendritische Zellen sind ihrerseits auf die Verarbeitung und Präsentation von Antigenen sowie auf die Kontrolle der Reaktion von B- und T-Zellen spezialisiert.

Zusätzlich zur Abwehr von Infektionen können Monozyten zum Auftreten von Krankheiten wie Atherosklerose und Multipler Sklerose beitragen oder umgekehrt zur Muskelregeneration nach einer Schädigung und zum Abbau von Amyloidfibrillen in Alzheimer-Erkrankung.

Eigenschaften

Monozyten sind Zellen unregelmäßiger Form. Sie haben einen nierenförmigen Kern. Sie haben Vesikel im Zytoplasma. Sein Durchmesser reicht von 16 bis 24 um. Wenn Monozyten mit Wright-Färbung angefärbt werden, erscheint ihr Zytoplasma bläulich.

Sie stammen aus pluripotenten Stammzellen aus dem Knochenmark. Monozyten werden in mehreren Zwischenstadien und Stadien produziert, einschließlich: 1) eines gemeinsamen myeloischen Vorläufers (CMP); 2) einen Granulozyten-Makrophagen-Vorläufer (GMP); 3) der Makrophagen-dendritische Zellvorläufer (MDP).

Sie sind plastisch, weil sie zu Makrophagen oder dendritischen Zellen werden können. Sie werden zu Makrophagen, wenn sie in Gewebe gelangen, oder können sich in entzündliche dendritische Zellen differenzieren.

Beim Menschen machen Monozyten 8% der Leukozyten aus und haben eine Halbwertszeit von 70 Stunden, während sie bei Mäusen 4% der Leukozyten ausmachen und eine Halbwertszeit von 17 Stunden haben.

Basierend auf der Expression von Chemokinrezeptoren werden Monozyten in zwei Hauptgruppen unterteilt. Beim Menschen sind dies: CD14 ⁺⁺ CD16 ^- und CD14 ⁺ CD16 ⁺ . In der Maus sind dies Gr-1 ^hi und Gr-1l ^ow .

Die Monozytenentwicklung wird durch die Expression spezifischer Transkriptionsfaktoren wie PU.1 und der Verdrängungsfaktoren CCAAT, AML-1B, Sp-1, GATA-1 und -2 bestimmt.

Herkunft und Entwicklung

Aktuelle Modelle auf Mausbasis schlagen vor, dass Monozyten aus Knochenmark aus hämatopoetischen Stammzellen (HSC) stammen, die sich zur Bildung eines Granulozyten-Makrophagen (GMP) -Vorläufers entwickeln bildet einen makrophagen-dendritischen Zellvorläufer (MDP) und einen gemeinsamen Monozytenvorläufer (cMoP).

Im Lumen von Blutgefäßen differenziert cMoP im stationären Zustand zuerst in LY6C- ^Hi- Zellen und dann in LY6C- ^Low- Zellen . Maus- LY6C- ^niedrige Zellen (ihr menschliches Äquivalent ist CD14- ^niedriges CD16 ⁺ ) werden zu blutresidenten Makrophagen und nicht zu Monozyten selbst und bewegen sich auf der Oberfläche des Endothellumens.

LY6C ^niedrige Zellen die Stressreaktion im Lumen koordinieren und zu reagieren, über den 7 Toll-like receptor, auf Signale von lokalen Schäden, die Rekrutierung von Neutrophilen induzieren. Dies löst eine Nekrose des Endothels aus und folglich reinigen LY6C- ^niedrige Monozyten die Zelltrümmer.

Maus- LY6C- ^Hi- Zellen (ihr menschliches Äquivalent ist CD14 ⁺ ) repräsentieren die "klassischen Monozyten". Sie werden an Entzündungsherden rekrutiert, die als Vorläufer für periphere mononukleäre Phagozyten wirken. LY6C- ^Hi- Zellen spielen eine wichtige Rolle bei der Reaktion des Wirts auf Angriffe durch Krankheitserreger wie Listeria monocytogenes.

Von Monozyten abgeleitete Makrophagen

Der Begriff Makrophagen bezieht sich auf große phagozytische Monumentalzellen. Je nach Gewebe, in dem sie gefunden werden, erhalten Makrophagen bestimmte Namen.

Makrophagen werden Kupffer-Zellen in der Leber, Alveolarmakrophagen in der Lunge, Histiozyten im Bindegewebe, Osteoklasten im Knochen, Mikroglia im Gehirn und Langerhans-Zellen in der Haut genannt. Sie sind auch nach dem Organ benannt, in dem sie gefunden werden, wie Lymphknoten, Thymus oder endokrine Makrophagen.

Unter stationären Bedingungen werden die in Gewebe befindlichen Makrophagenpopulationen durch ihre lokale Proliferation erhalten. Bei einer Entzündung findet jedoch eine schnelle Rekrutierung von Vorläuferzellen in das Makrophagenkompartiment des jeweiligen Gewebes statt.

Die Differenzierung von LY6C- ^niedrigen Monozyten zu Makrophagen beinhaltet Veränderungen in der Expression von Genen, die die phänotypischen Veränderungen und die Expression von Oberflächenantigenen bestimmen, die mit dem Makrophagen assoziiert sind. Es gibt zwei Arten von Makrophagen, nämlich: M1-Makrophagen oder entzündliche Makrophagen; M2-Makrophagen oder entzündungshemmende (oder regulatorische) Makrophagen.

M1-Makrophagen reagieren stark auf die Invasion von Krankheitserregern und anderen schädlichen Signalen durch die Bildung entzündungsfördernder Zytokine und die Synthese von Stickoxid- und reaktiven Sauerstoffspezies. M2-Makrophagen haben tolerogene und restaurative Eigenschaften.

Von Monozyten abgeleitete dendritische Zellen

Klassische dendritische Zellen entwickeln sich aus einem Vorläufer von Makrophagen-dendritischen Zellen (MDP), der als präklassische dendritische Zelle bezeichnet wird. Dendritische Zellen werden aus Monozyten gebildet, die in ablumenal-lumenaler Richtung durch das Endothel wandern. Monozyten in der Endothelmatrix entwickeln sich zu Makrophagen.

Die Rekrutierung von LY6C- ^Hi- Zellen erfolgt an der Entzündungsstelle. Die rekrutierten LY6C- ^Hi- Zellen wandeln sich in dendritische Zellen um, die zu den Lymphknoten wandern. Die LY6C- ^Hi- Monozyten werden in CX ₃ CR1 ⁺ D14 ⁺ dendritische Zellen umgewandelt . Präklassische dendritische Zellen wandeln sich in CD103 ^{+ um} .

Wenn durch Bestrahlung mit UV-Licht eine Entzündung der Haut auftritt, gelangen die Monozyten LY6C ^hi in die Epidermis und werden zu Zellen mit Eigenschaften von Langerhans-Zellen. Diese Zellen befinden sich normalerweise auch in der Schleimhautepithellinie der Vaginal- und Mundhöhlen.

Die dendritischen Zellen des Vaginalepithels werden durch Vorläuferzellen des Knochenmarks rekonstituiert. Unter entzündlichen Bedingungen werden sie von den Monozyten LY6C ^{hi neu besiedelt} .

Eigenschaften

Rolle der Monozyten bei der Infektion

Bei gesunden Personen bestehen Monozyten im peripheren Blut zu 90% aus klassischen Monozyten (CD14 ⁺⁺ CD16 ⁺⁺ ). Die restlichen 10% sind CD16 ⁺ -Monozyten (CD14 ⁺⁺ CD16 ⁺ -Zwischenprodukte ) und nicht klassische Monozyten (CD14 ⁺ CD16 ⁺ ).

Während einer Infektion oder Verletzung reagieren Neutrophile schnell (innerhalb von Stunden). Monozyten modulieren jedoch die Entzündung durch die Produktion von Zytokinen wie IL-1β, IL-6, TNF-α und induzierbarer Stickoxidsynthase. Jeder Monozytentyp reagiert unterschiedlich auf Reize.

Beispielsweise induzieren klassische Monozyten während einer Infektion mit Candida albicans die Th7-Immunantwort. Während bei einer Infektion mit Aspergillus fumigatus klassische Monozyten und CD16 ⁺ ähnliche Phagozytosekapazitäten aufweisen und klassische Monozyten die Keimung von Konidien hemmen.

Unter Infektionsbedingungen steigt die Anzahl der CD16 ⁺ -Monozyten an. Dies wurde bei schwangeren Frauen mit Malaria (Plasmodium spp.) Beobachtet und mit HIV koinfiziert. Monozyten können die Anzahl der Parasiten reduzieren und infizierte Erythrozyten über opsonische oder nicht-opsonische Phagozytose phagozytieren.

Monozyten können jedoch zu den schweren Manifestationen von Malaria beitragen, die die physiologischen Funktionen des Wirts beeinträchtigen und zum Auftreten von Pathologien führen. Monozyten, dendritische Zellen und Makrophagen spielen ebenfalls eine entscheidende Rolle bei der Pathogenese von HIV.

Rolle von Monozyten bei der Angiogenese und Atherogenese

Monozyten reichern sich in der Wand wachsender Gefäße an, was darauf hindeutet, dass sie zur Atherogenese beitragen. Sie bilden keine Gefäßnetzwerke, sondern ahmen Endothelzellen nach, mit denen sie phänotypische Eigenschaften und Oberflächenmarker teilen.

Wenn Monozyten im peripheren Kreislauf vom Gefäß in das extravaskuläre Kompartiment wandern, reifen sie zu Makrophagen. Insbesondere besitzen M2-Makrophagen proangiogene Funktionen: Sie fördern den Gefäßumbau während der Gewebereparatur.

Ein Merkmal der Bildung von atherosklerotischem Plaque ist die Anreicherung von Lipoproteinen im Intimbereich der Arterie, die mit der Rekrutierung von Monozyten aus dem Kreislauf einhergeht.

Monozyten wandern in den subendothelialen Raum und interagieren mit Komponenten der extrazellulären Matrix wie Kollagen I, dem Hauptbestandteil der Arterienwand. Es besteht eine starke Wechselwirkung zwischen der extrazellulären Matrix und den Monozyten.

Lipoproteine ​​niedriger Dichte (LDL), die von Proteoglykanen in der extrazellulären Matrix zurückgehalten werden, werden von Makrophagen eingefangen. Matrix-Metalloproteinasen (MMPs) sind wichtig für die Bildung von atheroklerotischen Plaques. Makrophagen sind für die Produktion von Urokinase verantwortlich, die MMPs aktiviert.

Rolle von Monozyten bei Entzündungen

Monozyten-Untergruppen-Marker für viele entzündliche Erkrankungen wie akuten Myokardinfarkt, Schlaganfall, Sepsis, rheumatoide Arthritis, HIV und Hämodialyse. Beispielsweise haben Patienten mit Myokardinfarkt und ventrikulärem Aneurysma viel mehr Monozyten als Personen ohne diese Pathologien.

Monozyten und Makrophagen sind die Hauptquelle für Zytokine, die als interzelluläre Botenstoffe dienen und die Zellproliferation, -differenzierung und -migration regulieren. Die wichtigsten an Herzinsuffizienz beteiligten Zytokine sind Tumornekrosefaktor (TNF) und Interleukin IL6.

Eine Studie über Entzündungsprozesse bei Patienten mit Herzinsuffizienz zeigte, dass TNF, TNFR1 und TNFR2 Prädiktoren für die Mortalität in der untersuchten Population sind. IL6 ist kein Entzündungsmarker, hat jedoch eine direkte schädliche Wirkung auf das Myokard.

Die therapeutische Modulation des Zytokinsystems in klinischen Studien war beim Menschen nicht erfolgreich. Eine andere Strategie besteht in der Verwendung von Carvedilol, einem nicht selektiven Beta-Adrenorezeptor-Antagonisten, der die Produktion von TNF durch Monozyten reduziert.

Fenofibrat, ein Derivat der Fibrinsäure, hemmt signifikant die Freisetzung von von Monozyten abgeleiteten Zytokinen wie IL1, IL6 und MCP-1.

Monozytenspiegel im Blut

Die quantitative Analyse der verschiedenen Arten von Leukozyten im Blut zeigt die folgenden Normalwerte: Bandenformen (neutrophile Granulozyten), 3–5%; segmentiert (neutrophile Granulozyten), 40–75%; Eosinophile (Granulozyten), 2–4%; Basophile (Granulozyten), 0–1%; Lymphozyten, 25–40%; Monozyten, 2–8%.

Die normale Anzahl von Monozyten im Blut liegt zwischen 0 und 800 Zellen / µl, und der normale Durchschnittswert beträgt 300 Zellen / µl (0,3 x 10 ⁹ Zellen / l). Chronische Entzündungsprozesse sind mit Monozytose verbunden, was eine Zunahme der Anzahl von Monozyten darstellt. Der Absolutwert überschreitet 800 Zellen / µl (> 0,8 x 10 ⁹ Zellen / l).

Einige mit Monozytose verbundene Erkrankungen sind entzündliche Erkrankungen wie Tuberkulose, Syphilis und subkutane bakterielle Endokarditis, Granulomatose / Autoimmunität, erimatischer systemischer Lupus, rheumatoide Arthritis und temporale Arteritis.

Zu den bösartigen Erkrankungen, die eine Monozytose verursachen, gehören Präleukämie, nymphozytische Leukämie, Histiozytose, Morbus Hodgkin, Non-Hodgkin-Lymphom und Karzinome.

Monozytopenie ist eine Verringerung der Anzahl von Monozyten (weniger als 200 Zellen / µl; 0,2 x 10 ⁹ Zellen / l). Es tritt als Reaktion auf Stress, Endotoxämie und nach Verabreichung von Glukokortikoiden, Interferon alpha und TNF-alpha auf.

Einige mit Monozytopenie verbundene Störungen sind chronische lymphatische Leukämie, zyklische Neutropenie und schwere thermische Schäden.

Verwandte Krankheiten: Krebs

Monozyten spielen nicht nur eine wichtige Rolle im angeborenen Immunsystem, um den Wirt vor pathogenen Mikroben zu schützen, sondern sind auch an der Pathogenese und dem Fortschreiten von Krankheiten wie Atherosklerose, Multipler Sklerose und Tumormetastasen beteiligt.

Entzündliche M1-Makrophagen sind an der Eliminierung unnötiger Tumorzellen beteiligt, aber Tumor-assoziierte Makrophagen (TAM) M2 können die Antitumorreaktion hemmen, das Tumorwachstum erhöhen und die Metastasierung fördern.

Aufgrund dessen korreliert das Vorhandensein und die Menge von TAM mit einer schlechten Lebenserwartung für den Patienten. Bei Mäusen, bei denen die Milz entfernt wurde, zeigen sie eine Verringerung der Anzahl von TAMs, weshalb ein verringertes Tumorwachstum und eine verringerte Metastasierung beobachtet werden.

In der hypoxischen Umgebung des Tumors wird TAM stark von der Sekretion von Signalmolekülen, Zellen des Immunsystems und Tumorzellen beeinflusst. Invasive TAMs produzieren Wachstumsfaktoren wie EGF, die das Tumorwachstum fördern.

Zusätzlich produziert TAM Faktoren wie VEGF, die das Wachstum und die Metastasierung von Blutgefäßen fördern. Ein weiterer von TAM produzierter Faktor ist VEGFR1, das an der Bildung einer prämetastatischen Nische beteiligt ist.

Verweise

1. Abbas, AK, Lichtman, AH, Pillai, S. 2017. Zelluläre und molekulare Immunologie. Elsevier, Amsterdam.
2. Auffray, C., Sieweke, MH, Geissmann, F. 1009. Blutmonozyten: Entwicklung, Heterogenität und Beziehung zu dendritischen Zellen. Annual Review of Immunology, 27, 669–92.
3. Delves, PJ, Martin, SJ, Burton, DR, Roitt, IM 2017. Roitts essentielle Immunologie. Wiley, Chichester.
4. Eales, L.-J. 2003. Immunologie für Biowissenschaftler. Wiley, Chichester.
5. Fraser, IP, Ezekowitz, AB 2001. Monozyten und Makrophagen. In: Austen, KF, Frank, MM, Atkinson, JP, Cantor, H., Hrsg. Samters immunologische Erkrankungen, Band I. Lippincott Williams & Wilkins Publishers.
6. Geissmann, F., Manz, MG, Jung, S., Sieweke, MH, Merad, M., Ley, K. 2010. Entwicklung von Monozyten, Makrophagen und dendritischen Zellen. Science, 327, 656 & ndash; 661.
7. Hoffman, R., Benz, EJ, Jr., Silberstein, LE, Heslop, H., Weitz, JI, Anastasi, J., Salama, m. E., Abutalib, SA 2017. Hämatologie: Grundprinzipien und Praxis. Elsevier, Amsterdam.
8. Karlmark, KR, Tacke, F., Dunay, IR 2012. Monozyten in Gesundheit und Krankheit - Mini Review. European Journal of Microbiology and Immunology 2, 97-102.
9. Lameijer, MA, Tang, J., Nahrendorf, M., Beelen, RHJ, Mulder, WJM 2013. Monozyten und Makrophagen als nanomedizinische Ziele für eine verbesserte Diagnose und Behandlung von Krankheiten. Expert Reviews in Molecular Diagnostics, 13, 567–580.
10. M. Lameijer, J. Tang, M. Nahrendorf, WJM Mulder 2013. Monozyten und Makrophagen als nanomedizinische Ziele für eine verbesserte Diagnose und Behandlung von Krankheiten. Expert Review Molecular Diagnostic, 13, 567–580.
11. Lazarus, HM, Schmaier, AH 2019. Kurzer Leitfaden zur Hämatologie. Springer, Cham.
12. Lichtman, MA, Kaushansky, K., Prchal, JT, Levi, MM, Burns, LJ, Armitage, JO 2017. Handbuch der Hämatologie. Mc Graw Hill, New York.
13. H. Löffler, J. Rastetter, T. Haferlach 2000. Atlas der klinischen Hämatologie. Springer, Berlin.
14. Longo, DL 2010. Harrisons Hämatologie und Onkologie. McGraw-Hill, New York.
15. Murphy, K., Weaver, C. 2016. Janeways Immunbiologie. Garland Science, New York.
16. Østerud, B., Bjørklid, E. 2003. Rolle von Monozyten bei der Atherogenese. Physiology Review, 83, 1069 & ndash; 1112.
17. Parham, P. 2014. Das Immunsystem. Garland Science, New York.
18. Paul, WE 2012. Grundlegende Immunologie. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia.
19. Richards, DM, Hettinger, J., Feuerer, M. 2013. Monozyten und Makrophagen bei Krebs: Entwicklung und Funktionen. Cancer Microenvironment, 6, 179–191.
20. Wrigley, BJ, Lip, GYL, Shantsila, E. 2011. Die Rolle von Monozyten und Entzündungen in der Pathophysiologie der Herzinsuffizienz. European Journal of Heart Failure, 13, 1161–1171.
21. Yona, S., Jung, S. 2009. Monozyten: Untergruppen, Ursprünge, Schicksale und Funktionen. Aktuelle Meinung in der Hämatologie. DOI: 10.1097 / MOH.0b013e3283324f80.