Preview

Бюллетень сибирской медицины

Расширенный поиск

Макрофаги при бактериальных болезнях легких: фенотип и функции (обзор)

https://doi.org/10.20538/1682-0363-2019-1-142-154

Полный текст:

Аннотация

Обзор литературы посвящен анализу роли макрофагов в иммунопатогенезе инфекционных заболеваний легких бактериальной этиологии. В статье обобщены сведения о происхождении макрофагов, их фенотипической и функциональной гетерогенности. Механизмы нарушений защитной функции врожденного иммунитета связаны с поляризацией программы созревания и активации макрофагов в направлении толерогенных или иммунорегуляторных клеток с фенотипом М2. Альвеолярные макрофаги выполняют разнообразные функции (от провоспалительной до регенераторной) при развитии воспаления в органах дыхания. Присущая им пластичность свидетельствует, что одни и те же макрофаги могут изменять свой фенотип и функции в зависимости от микроокружения в очаге воспаления на разных стадиях заболевания. Понимание механизмов, которые регулируют пластичность макрофагов, станет важным шагом на пути реализации потенциала персонифицированной иммуномодулирующей терапии.

Об авторах

Е. Г. Чурина
Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ); Национальный исследовательский Томский государственный университет (НИ ТГУ)
Россия

Чурина Елена Георгиевна, доктор медицинских наук, профессор, кафедра патофизиологии, СибГМУ; профессор, кафедра органической химии; ведущий научный сотрудник, лаборатория трансляционной клеточной и молекулярной биомедицины, НИ ТГУ

634050, г. Томск, Московский тракт, 2,  

634050, г. Томск, пр. Ленина, 36



А. В. Ситникова
Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)
Россия

Ситникова Анжелика Владимировна, аспирант, кафедра патофизиологии

634050, г. Томск, Московский тракт, 2 



О. И. Уразова
Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ); Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)
Россия

Уразова Ольга Ивановна, доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАН, заведующая кафедрой патофизиологии, СибГМУ; профессор, кафедра комплексной информационной безопасности электронно-вычислительных систем, ТУСУР

634050, г. Томск, Московский тракт, 2,  

634050, г. Томск, пр. Ленина, 40



С. П. Чумакова
Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)
Россия

Чумакова Светлана Петровна, доктор медицинских наук, профессор, кафедра патофизиологии

634050, г. Томск, Московский тракт, 2 



М. В. Винс
Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)
Россия

Винс Мария Васильевна, аспирант, ассистент, кафедра патофизиологии

634050, г. Томск, Московский тракт, 2 



А. Е. Береснева
Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)
Россия

Береснева Алина Евгеньевна, студент, медико-биологический факультет

634050, г. Томск, Московский тракт, 2 



В. В. Новицкий
Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ); Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)
Россия

Новицкий Вячеслав Викторович, доктор медицинских наук наук, профессор, академик РАН, заслуженный деятель науки РФ, кафедра патофизиологии, СибГМУ; профессор, кафедра комплексной информационной безопасности электронно-вычислительных систем, ТУСУР

634050, г. Томск, Московский тракт, 2,  

634050, г. Томск, пр. Ленина, 40



Список литературы

1. Swirski F.K., Nahrendorf M. Leukocyte behavior in atherosclerosis, myocardial infarction, and heart failure. Science. 2013; 339 (6116): 161–166. DOI: 10.1126/science.1230719.

2. Possamai L.A., Thursz M.R., Wendon J.A., Antoniades C.G. Modulation of monocyte/macrophage function: a therapeutic strategy in the treatment of acute liver failure. J. Hepatol. 2014; 61 (2): 439–445. DOI: 10.1016/j.jhep.2014.03.031.

3. Hume D.A., Ross I.L., Himes S.R., Sasmono R.T., Wells C.A., Ravasi T. The mononuclear phagocyte system revisited. J. Leukoc. Biol. 2002; 72 (4): 621–627.

4. Tsou C.L., Peters W., Si Y., Slaymaker S., Aslanian A.M., Weisberg S.P., Mack M., Charo I.F. Critical roles for CCR2 and MCP-3 in monocyte mobilization from bone marrow and recruitment to inflammatory sites. J. Clin. Invest. 2007; 117 (4): 902–909. DOI: 10.1172/JCI29919.

5. Varol C., Mildner A., Jung S. Macrophages: development and tissue specialization. Annual Review of Immunology. 2015; 33: 643–675. DOI: 10.1146/annurev-immunol-032414-112220.

6. Schulz C. et al. A Lineage of Myeloid Cells Independent of Myb and Hematopoietic Stem Cells. Science. 2012; 336: 86–90. DOI: 10.1126/science.1219179.

7. Монастырская Е.А., Лямина С.В., Малышев И.Ю. М1 и М2 фенотипы активированных макрофагов и их роль в иммунном ответе и патологии. Патогенез. 2008; 6 (4): 31–39.

8. Lang R., Patel D., Morris J.J., Rutschm an R.L., Murray P.J. Shaping gene expression in activated and resting primary macrophages by IL-10. J. Immunol. 2002; 169 (5): 2253–2263.

9. Martinez F.O., Gordon S., Locati М., Mantovani A. Transcriptional Profiling of the Human Monocyte to Macrophage Differentiation and Polarization: New Molecules and Patterns of Gene Expression. J. Immunol. 2006; 177: 7303–7311.

10. Gordon S. Alternative activation of macrophages. Nat. Rev. Immunol. 2003; 3 (1): 23–35.

11. Murray P.J., Allen J.E., Biswas S.K., Fisher E.A., Gilroy D.W., Goerdt S., Gordon S., Hamilton J.A., Ivashkiv L.B., Lawrence T. Macrophage activation and polarization: nomenclature and experimental guidelines. Immunity. 2014; 41 (1): 14–20. DOI: 10.1016/j.immuni.2014.06.008.

12. Ziegler-Heitbrock L. The CD14+ CD16+ blood monocytes: Their role in infection and inflammation. Journal of Leukocyte Biology. 2007; 81 (3): 584–592.

13. Shahid F., Lip G., Shantsila E. Role of Monocytes in heart failure and atrial fibrillation. J. Am. Heart. Assoc. 2018; 7 (3). DOI: 10.1161/JAHA.117.007849.

14. Cassetta L., Cassol E., Poli G. Macrophage polarization in health and disease. Sci. World J. 2011; 11: 2391–2402. DOI: 10.1100/2011/213962.

15. Mantovani A., Biswas S.K., Galdiero M.R., Sica A., Locati M. Macrophage plasticity and polarization in tissue repair and re-modeling. J. Pathol. 2013; 229 (2): 176–185.

16. Schutyser E., Richmond A., van Damme J. Involvement of CC chemokine ligand 18 (CCL18) in normal and pathological processes. J. Leukoc. Biol. 2005; 78 (1): 14–26.

17. Di Rosa M., Malaguarnera G., De Gregorio C., D’Amico F., Mazzarino M.C., Malaguarnera L. Modulation of chitotriosidase during macrophage differentiation. Cell Biochem. Biophys. 2013; 66 (2): 239–247. DOI: 10.1007/s12013-012-9471-x.

18. Wynn T.A., Chawla A., Pollard J.W. Macrophage biology in development, homeostasis and disease. Nature. 2013; 496 (7446): 445–455. DOI: 10.1038/nature12034.

19. Kapellos T.S., Iqbal A.J. Epigenetic Control of Macrophage Polarisation and Soluble Mediator Gene Expression during Inflammation. Mediators Inflamm. 2016; 6591703. DOI: 10.1155/2016/6591703. Epub 2016 Apr 10.

20. Ginhoux F., Guilliams M., Naik S.H. Editorial: Dendritic Cell and Macrophage Nomenclature and Classification. Front. Immunol. 2016; 7: 168. DOI: 10.3389/fimmu.2016.00168.

21. Hoeffel G., Ginhoux F. Ontogeny of Tissue-Resident Macrophages. Immunol. 2015; 6: 486. DOI: 10.3389/fimmu.2015.00486.

22. Hussell T., Bell T. Alveolar macrophages: plasticity in a tissue-specific context. Immunol. 2014; 14 (2): 81–93. DOI: 10.1038/nri3600.

23. Martinez F.O., Sica A., Mantovani A., Locati M. Macrophage activation and polarization. Front. Biosci. 2008; 1 (13): 453–461.

24. Kreider Т., Anthony R.M., Urban Jr. J.F., Gause W.C. Alternatively activated macrophages in helminth infections. Curr. Opin. Immunol. 2007; 19 (4): 448–453.

25. Schenk M., Fabri M., Krutzik S.R., Lee D.J., Vu D.M., Sieling P.A., Montoya D., Liu P.T., Modlin R.L. Interleukin-1β triggers the differentiation of macrophages with enhanced capacity to present mycobacterial antigen to T cells. Immunology. 2014 Feb; 141 (2): 174–180. DOI: 10.1111/imm.12167.

26. Сахно Л.В., Шевела Е.Я., Черных Е.Р. Фенотипические и функциональные особенности альтернативно активированных макрофагов: возможное использование в регенеративной медицине. Иммунология. 2015; (4): 60–64.

27. Schenk M., Fabri M., Krutzik S.R., Lee D.J., Vu D.M., Sieling P.A., Montoya D., Liu P,T., Modlin R.L. Interleukin-1β triggers the differentiation of macrophages with enhanced capacity to present mycobacterial antigen to T cells. Immunology. 2014; 141 (2): 174–180. DOI: 10.1111/imm.12167.

28. Gordon S., Martinez F.O. Alternative activation of macrophages: mechanism and functions. Immunity. 2010; 32 (5): 593–604. DOI: 10.1016/j.immuni.2010.05.007.

29. Maler M.D., Nielsen P.J., Stichling N., Cohen I., Ruzsics Z., Wood C., Engelhard P., Suomalainen M., Gyory I., Hube M., Müller-Quernheim J., Schamel W.A., Gordon S., Jakob T., Martin S.F., Jahnen-Dechent W., Greber U.F., Freudenberg M.A., Fejer G. Key role of the scavenger receptor MARCO in mediating adenovirus infection and subsequent innate responses of macrophages. MBio. 2017; Jul. Aug. 8 (4): e00670–17. Published online 2017 Aug 1. DOI: 10.1128/mBio.00670-17.

30. Xu Z., Xu L., Li W., Jin X., Song X., Chen X., Zhu J., Zhou S., Li Y., Zhang W., Dong X., Yang X., Liu F., Bai H., Chen Q., Su C. Innate scavenger receptor-A regulates adaptive T helper cell responses to pathogen infection. Nat. Commun. 2017; 8: 16035. DOI: 10.1038/ncomms16035.

31. PrabhuDas M.R., Baldwin C.L., Bollyky P.L., Bowdish D.M.E., Drickamer K., Febbraio M., Herz J., Kobzik L., Krieger M., Loike J., McVicker B., Means T.K., Moestrup S.K., Post S.R., Sawamura T., Silverstein S., Speth R.C., Telfer J.C., Thiele G.M., Wang X.Y., Wright S.D., El Khoury J.A. Consensus definitive classification of scavenger receptors and their roles in health and disease. J. Immunol. 2017; May 15; 198 (10): 3775–3789. DOI:10.4049/jimmunol.1700373.

32. Wong C.K., Smith C.A., Sakamoto K., Kaminski N., Koff J.L., Goldstein D.R. Aging impairs alveolar macrophage phagocytosis and increases influenza-induced mortality in mice. J. Immunol. 2017; Aug 1; 199 (3): 1060– 1068. DOI: 10.4049/jimmunol.1700397. Epub 2017 Jun 23.

33. Давлятшина Н.З., Маянская А.Р., Мухаметгалиева Е.В., Майкова О.А., Кравцова Н.Е. Особенности ýкспрессии генов скавенджер-рецепторов моноцитов и макрофагов при разных клинических формах атеросклероза. Вестник современной клинической медицины. 2017; 10 (2): 13–18.

34. Alidori S., Akhavein N., Thorek D.L., Behling K., Romin Y., Queen D., Beattie B.J., Manova-Todorova K., Bergkvist M., Scheinberg D.A., McDevitt M.R. Targeted fibrillar nanocarbon RNAi treatment of acute kidney injury. Sci. Transl. Med. 2016; 8 (331): 331–339. DOI: 10.1126/scitranslmed.aac9647.

35. Janeway C.A., Travers P., Walport М., Shlomchik M. The immune system in health and disease. Immunobiology. Garland Science Publishing. 2005; 37–95.

36. Guilliams M., De Kleer I., Henri S., Post S., Vanhoutte L., De Prijck S., Deswarte K., Malissen B., Hammad H., Lambrecht B.N. Alveolar macrophages develop from fetal monocytes that differentiate into long-lived cells in the first week of life via GM-CSF. J. Exp. Med. 2013; 210 (10): 1977–1992. DOI:10.1084/jem.20131199.

37. Hashimoto D., Chow A., Noizat C., Teo P., Beasley M.B., Leboeuf M., Becker C.D., See P., Price J., Lucas D., Greter M., Mortha A., Boyer S.W., Forsberg E.C., Tanaka M., Rooijen N., Garcнa-Sastre A., Stanley E.R., Ginhoux F., Frenette P.S., Merad M. Tissue-resident macrophages self-maintain locally throughout adult life with minimal contribution from circulating monocytes. Immunity. 2013; 38 (4): 792–804. DOI: 10.1016/j.immuni.2013.04.004.

38. Shibata Y., Berclaz P.Y., Chroneos Z.C., Yoshida M., Whitsett J.A., Trapnell B.C. GM-CSF regulates alveolar macrophage differentiation and innate immunity in the lung through PU.1. Immunity. 2001; 15 (4): 557–567. DOI: 10.1016/S1074-7613(01)00218.

39. Пинегин Б.В., Карсонова М.И. Макрофаги: свойства и функции. Иммунология. 2009; 4: 241–249.

40. Taylor P.R., Martinez-Pomares L., Stacey M., Lin H.H., Brown G.D., Gordon S. Macrophage receptors and immune recognition. Annu. Rev. Immunol. 2005; 23: 901–944.

41. Knapp S., Leemans J.C., Florquin S., Branger J., Maris N.A., Pater J., Rooijen N.; Poll T. Alveolar macrophages have a protective antiinflammatory role during murine pneumococcal pneumonia. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2003; 167 (2): 171–179. DOI: 10.1164/rccm.200207-698OC.

42. Shaughnessy L. M., Swanson J. A. The role of the activated macrophage in clearing Listeria monocytogenes infection. Front. Biosci. 2007; 12: 2683–2692.

43. Joshi A.D., Raymond Т., Coelho A.L., Kunkel S.L., Hogaboam C.M. A systemic granulomatous response to Schistosoma mansoni eggs alters responsiveness of bone-marrow-derived macrophages to Toll-like receptor agonists. J. Leukoc. Biol. 2008; 83 (2): 314–324.

44. Misson P., van den Brule S., Barbarin V., Lison D., Huaux F. Markers of macrophage differentiation in experimental silicosis. J. Leukoc. Biol. 2004; 76: 926–932.

45. Fernandes D.M., Jiang X., Jung J.H., Baldwin C.L. Comparison of T cell cytokines in resistant and susceptible mice infected with virulent Brucella abortus strain 2308. FEMS Immunol. Med. Microbiol. 1996; 16 (3-4): 193– 203.

46. Kadioglu A., Andrew P.W. The innate immune response to pneumococcal lung infection: the untold story. Trends Immunol. 2004; 25 (3): 143–149.

47. Veckman V., Miettinen M., Matikainen S., Lande R., Giacomini E. Coccia M., and Julkunen I. Lactobacilli and streptococci induce inflammatory chemokine production in human macrophages that stimulates Th1 cell chemotaxis. J. Leukocyte Biol. 2003; 74 (3): 395–402.

48. Goldmann, O., von Kockritz-Blickwede M., Holtje C., Chhatwal G.S., Geffers R., Medina E. Transcriptome analysis of murine macrophages in response to infection with Streptococcus pyogenes reveals an unusual activation program. Infect. Immun. 2007; 75 (8): 4148–4157.

49. WHO pneumonia fact sheet. WHO; Geneva, Switzerland, 2016. World Health Organization Report, 2016.

50. Кречикова О.И., Козлов Р.С., Катосова Л.К., Вишнякова Л.А., Фаусова М.Е. Выделение, идентификация и определение чувствительности к антибиотикам Streptococcus pneumoniae. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2000; 2 (1): 88.

51. Kadioglu A., Coward W., Colston M.J., Colin R., Hewitt A., Andrew P.W. CD4-T-lymphocyte interactions with pneumolysin and pneumococci suggest a crucial protective role in the host response to pneumococcal infection. Infect. Immun. 2004 May; 72 (5): 2689–2697. DOI: 10.1128/IAI.72.5.2689-2697.2004.

52. Menter T., Giefing-Kroell C., Grubeck-Loebenstein B., Tzankov A. Pathobiology. 2014; 81 (3): 160–167. DOI: 10.1159/000360165. Epub 2014 Apr 15.

53. Davis J., Ramakrishnan L. The role of the granuloma in expansion and dissemination of early tuberculous infection. Cell. 2009: 136 (1): 37–49. DOI: 10.1016/j.cell.2008.11.014

54. Volkman H., Pozos T., Zheng J., Davis J., Rawls J. Tuberculous granuloma induction via interaction of a bacterial secreted protein with host epithelium. Science. 2010; 327 (5964): 466–469. DOI: 10.1126/science.1179663. Epub 2009 Dec 10.

55. Urazova O., Smolyagina R., Churina E., Novitskiy V. The factors of dendritic cells dysfunction at pulmonary tuberculosis. Pathophysiology. 2018; 25 (3): 230. DOI: 10.1016/j.pathophys.2018.07.150.

56. Balboa L., Romero M.M., Laborde E., Sabio Y., Garcнa C.A., Basile J.I., Schierloh P., Yokobori N., Musella R.M., Castagnino J., de la Barrera S., Sasiain M.C., Alemбn M. Impaired dendritic cell differentiation of CD16- positive monocytes in tuberculosis: role of p38 MAPK. Eur J. Immunol. 2013; 43 (2): 335–347. DOI: 10.1002/eji.201242557.

57. Benoit M., Desnues B., Mege J.L. Macrophage polarization in bacterial infections. J. Immunol. 2008; 181 (6): 3733– 3739.

58. Redente E.F., Higgins D.M., Dwyer-Nield L.D., Orme I.M., Gonzalez-Juarrero M., Malkinson A.M. Differential polarization of alveolar macrophages and bone marrowderived monocytes following chemically and pathogeninduced chronic lung inflammation. J. Leukoc. Biol. 2010; 88 (1): 159–168. DOI: 10.1189/jlb.0609378. Epub 2010 Apr Redente et al., 2010.

59. Murray P., Wynn T. Protective and pathogenic functions of macrophage subsets. Nat. Rev. Immunol. 2011; 11 (11): 723–737. DOI: 10.1038/nri3073.

60. Miller B.H., Fratti R.A., Poschet J.F., Timmins G.S., Master S.S., Burgos M., Marletta M.A., Deretic V. Mycobacteria inhibit nitric oxide synthase recruitment to phagosomes during macrophage infection. Infect. Immun. 2004; 72 (5): 2872–2878.

61. Kahnert A., Seiler P., Stein M., Bandermann S., Hahnke K., Mollenkopf H. Alternative activation deprives macrophages of a coordinated defense program to Mycobacterium tuberculosis. Eur. J. Immunol. 2006; 36 (3): 631–647.

62. Гариб Ф.Ю., Ризопулу А.П. Взаимодействие патогенных бактерий с врожденными иммуными реакциями хозяина. Инфекция и иммунитет. 2012; 2 (3): 581– 596.

63. Pathak S.K., Basu S., Basu K.K., Banerjee A., Pathak S., Bhattacharyya A., Kaisho T., Kundu M., and Basu J. Direct extracellular interaction between the early secreted antigen ESAT-6 of Mycobacterium tuberculosis and TLR2 inhibits TLR signaling in macrophages. Nat. Immunol.2007; 8(6): 610–618.

64. Ting L.M., Kim A.C., Cattamanchi A., Ernst J.D. Mycobacterium tuberculosis inhibits IFN- transcriptional responses without inhibiting activation of STAT1. J. Immunol. 1999; 163 (7): 3898–3906.

65. Nagabhushanam V., Solache A., Ting L.M., Escaron C.J., Zhang J.Y., Ernst J.D. Innate inhibition of adaptive immunity: Mycobacterium tuberculosis-induced IL-6 inhibits macrophage responses to IFN-gamma. J. Immunol. 2003; 171 (9): 4750–4757.

66. Geijtenbeek T.B., van Vliet S.J., Koppel E.A., SanchezHernandez M., Vandenbroucke-Grauls C.M., Appelmelk B., van Kooyk Y. Mycobacteria target DC-SIGN to suppress dendritic cell function. J. Ex. Med. 2003; Jan. 6; 197 (1): 7–17.

67. Hajishengallis G., Lambris J. Microbial manipulation of receptor crosstalk in innate immunity. Nat. Rev. Immunol. 2011; 11 (3): 187–200. DOI: 10.1038/nri2918.

68. Verreck F.A.W., de Boer T., Langenberg D.M.L., van der Zanden L., Ottenhoff T.H.M. Phenotypic and functional profiling of human proinflammatiry type-1 and anti-inflammatory type-2 macrophages in response to microbial antigens and IFNg and CD40L-mediated costimulation. J. Leukoc. Biol. 2006; 79 (2): 285–293.

69. Li M.O., Wan Y.Y., Sanjabi S., Robertson A.K., Fravell R.A. Transforming growth factor-beta regulation of immune responses. Ann. Rev. Immunol. 2006; 24: 99–146.

70. Brandes M.E., Wakefield L.M., Wahl S.M. Modulation of monocyte type I transforming growth factor-beta receptors by inflammatory stimuli. J. Biol.Chem. 1991; 266 (29): 19697–19703.

71. Ashcroft G.S. Bidirectional regulation of macrophage function by TGF-beta. Microbes Infect. 1999; 1 (15): 1275–1282.

72. Gratchev A., Kzhyshkowska J., Duperrier K., Utikal J., Velten F.W., Goerdt S. The receptor for interleukin-17E is induced by Th2 cytokines in antigen-presenting cells. Scand. J. Immunol. 2004; 60 (3): 233–237.

73. Churina E.G., Urazova O.I., Novitskiy V.V. The role of foxp3-expressing regulatory T cells and T helpers in immunopathogenesis of multidrug resistant pulmonary tuberculosis. Tuberc. Res. Treat. 2012; 2012: 931291. DOI: 10.1155/2012/931291.

74. Чурина Е.Г., Уразова О.И., Новицкий В.В. Регуляторные Т-клетки и противотуберкулезный иммунитет. Томск: Печатная мануфактура, 2014: 156.

75. Noy R., Pollard J.W. Tumor-associated macrophages: from mechanisms to therapy. Immunity. 2014; 41 (1): 49–61. DOI: 10.1016/j.immuni.2014.06.010.

76. Чурина Е.Г., Уразова О.И., Новицкий В.В., Есимова И.Е., Кононова Т.Е., Филинюк О.В., Колобовникова Ю.В., Дмитриева А.И. Факторы дисрегуляции иммунного ответа (на различных ýтапах его реализации) при туберкулезе легких. Бюллетень сибирской медицины. 2016; 15 (5): 166–177. DOI: 10.20538/1682-0363-2016-5-166-177.


Для цитирования:


Чурина Е.Г., Ситникова А.В., Уразова О.И., Чумакова С.П., Винс М.В., Береснева А.Е., Новицкий В.В. Макрофаги при бактериальных болезнях легких: фенотип и функции (обзор). Бюллетень сибирской медицины. 2019;18(1):142-154. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2019-1-142-154

For citation:


Churina E.G., Sitnikova A.V., Urazova O.I., Chumakova S.P., Vins M.V., Beresneva A.E., Novitskii V.V. Macrophages in bacterial lung diseases: phenotype and functions (review). Bulletin of Siberian Medicine. 2019;18(1):142-154. (In Russ.) https://doi.org/10.20538/1682-0363-2019-1-142-154

Просмотров: 88


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1682-0363 (Print)
ISSN 1819-3684 (Online)