小“生”有理（五）|免疫清道夫-巨噬细胞
发布时间：
2023-09-21 17:34
巨噬细胞简介
巨噬细胞（Macrophages）是一种位于组织内的白血球，源自单核细胞，而单核细胞又来源于骨髓中的前体细胞。巨噬细胞和单核细胞皆为吞噬细胞，在体内参与非特异性防卫（先天性免疫）和特异性防卫（细胞免疫）。它们的主要功能是以固定细胞或游离细胞的形式对细胞残片及病原体进行噬菌作用（即吞噬以及消化），并激活淋巴球或其他免疫细胞，令其对病原体作出反应。
巨噬细胞分类
目前已发现五种活化的巨噬细胞表型，包括M1型巨噬细胞、M2型巨噬细胞、CD169＋巨噬细胞、TCR＋巨噬细胞和肿瘤相关巨噬细胞（TAM），但科研中使用最多的还是M1型和M2型。M1型和M2型巨噬细胞是根据功能及炎症因子分泌水平分进行区分的。
M1巨噬细胞是可以产生促炎细胞因子的巨噬细胞，又被称为经典型巨噬细胞(Classical activated macrophages,M1)。它们表达高水平的主要组织相容性复合物MHC-II和共刺激分子CD80、CD86。在IFN-γ、LPS等的刺激下，休眠状态的巨噬细胞（M0型）可诱导极化为M1型巨噬细胞，分泌大量促炎因子，包括IL-1、IL-6、TNF-α、iNOS、高水平的IL-12及较低水平的IL-10，主要起到促进炎症发生发展、杀菌及吞噬等作用。同时，能产生趋化因子，通过趋化性吸引Th1细胞，促进强烈的Th1免疫反应。并且，M1巨噬细胞可通过增加细胞表面MHC-II和共刺激分子CD80和CD86标记，提升抗原的提呈能力。
M2巨噬细胞又称替代性活化巨噬细胞(Alternatively activated macrophages,M2)，主要由IL-4炎症因子激活，主要通过分泌IL10等抗炎细胞因子抑制M1巨噬细胞，在对寄生虫、组织修复、血管生成、伤口愈合和过敏性疾病的反应中起着核心作用。M2巨噬细胞可大量释放VEGF、Arg-1、PDGF、TGF-β和IL-10等细胞因子，同时，可分泌CCL17、CCL18、CCL22、CCL24等趋化因子，吸引Th2细胞、嗜碱性粒细胞、嗜酸性粒细胞，产生各种基质金属蛋白酶（如MMP-2、MMP-7、MMP-9、CCL18、CCL22等），促进癌细胞的转移。其中Ⅱ型巨噬细胞又包括三种亚型，分别为M2a、M2b、M2c。M2a、M2b发挥免疫调节作用及促进Ⅱ型免疫反应，而M2c有抑制免疫反应及组织重构作用。
巨噬细胞功能
Ⅰ型和Ⅱ型巨噬细胞的分化
在体外，人的Ⅰ型及Ⅱ型巨噬细胞都可以由CD14单核细胞在不同细胞因子诱导下获得。在完全培养液中加入重组人的GM-CSF可获得Ⅰ型巨噬细胞，而加入人的M-CSF可获得Ⅱ型巨噬细胞。培养6d后，大部分Ⅰ型巨噬细胞以煎鸡蛋的形状贴壁，而Ⅱ型巨噬细胞却以长梭型的形状贴壁。通过流式细胞仪检测巨噬细胞的表面分子发现：两种巨噬细胞表面都表达CD14分子、细胞间黏附分子-1(CD54)、CD11b、CD11c，且没有明显的区别。免疫球蛋白结合受体CD23/FcεRII和CD64/FcγRI的表达也表现出无区别，但CD16/FcγRIII和CD32/FcγRII在Ⅱ型巨噬细胞中表达的量高于Ⅰ型巨噬细胞。而CD163，一种富含半胱氨酸的清道夫受体家族成员，只在Ⅱ型巨噬细胞上表达。
Ⅰ型和Ⅱ型巨噬细胞分泌的细胞因子
在体外，经典的巨噬细胞是通过γ干扰素或者γ干扰素结合细菌产物如细菌脂多糖(LPS)刺激活化的。这种巨噬细胞分泌大量的IL-12、IL-23，但IL-10的分泌量低。并且这种活化的巨噬细胞能有效产生效应分子如iNOS，及炎性细胞因子如TNF、IL-6、IL-12、IL-15，在Th1反应中成为诱导性及效应性细胞，从而有效清除病原体。非经典的巨噬细胞包括M2a、M2b、M2c，分别是由IL-4或IL-13、免疫复合物、IL-10刺激活化的。Ⅱ型巨噬细胞的所有亚类都具有分泌少量IL-12和IL-23的特点，且一般都高表达清道夫受体，例如CD163、甘露糖受体和半乳糖型受体。尽管在Ⅰ型巨噬细胞中，精氨酸代谢很丰富，产生大量的一氧化氮合成物，但是精氨酸代谢途径却主要存在于M2a和M2c细胞中，产生鸟氨酸以及脯氨酸。活化的Ⅱ型巨噬细胞不能产生TNF、IL-6、IL-12、IL-15等促炎因子，却主要分泌IL-10。此外，Ⅱ型巨噬细胞还分泌一些IL-8、单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)、干扰素诱导性蛋白10(IP-10)、巨噬细胞炎性蛋白1(MIP-1)等。
Ⅰ型和Ⅱ型巨噬细胞分泌的趋化因子
Ⅰ型巨噬细胞和Ⅱ型巨噬细胞分泌的趋化因子也不同。细菌脂多糖LPS活化的巨噬细胞造成核转录因子κB(NF-κB)依赖性炎性趋化因子如CXCL1、2、3、5、8、9、10和CCL2、3、4、5、11、17的转录。另外细菌脂多糖和γ干扰素也诱导巨噬细胞表达CXCL10、CXCL9和CCL5，细菌脂多糖是通过转录因子干扰素调节因子-3(IRF-3)的活化介导CXCL10、CXCL9和CCL5的产生，该过程将会造成β干扰素的产生及随后STAT1(signal transducer andactivator of transcription1)的活化。Ⅱ型巨噬细胞所诱导的信号一般会阻碍Ⅰ型巨噬细胞产生趋化因子。如IL-4和IL-10阻碍Toll样受体-4和γ干扰素依赖的CXCL10、CCL5和CXCL9的产生。IL-10对LPS所活化的巨噬细胞的阻碍效应依赖于两种机制，分别是STAT3依赖性机制以及NF-κB活化抑制机制。IL-10也可通过对STAT1磷酸化的抑制直接阻碍CXCL10和CXCL9的表达。但是，Ⅱ型巨噬细胞所介导的信号并不只是抑制Ⅰ型巨噬细胞产生促炎趋化因子，也会诱导自身产生与Th2反应有关的趋化因子，如在M2a中IL-4和IL-13选择性诱导CCL24、CCL17和CCL22的产生。另外，IL-4也诱导CCL2的产生，通过对靶基因小鼠分析发现CCL2是与Th2相关的趋化因子。CCL18的表达也是由Th2相关的细胞因子如IL-4、IL-13和IL-10诱导产生，而γ干扰素所介导的信号会阻碍它的产生，因此CCL18也是由Ⅱ型巨噬细胞产生。
Ⅰ型和Ⅱ型巨噬细胞功能的差异
1、吞噬功能
Ⅰ型巨噬细胞和Ⅱ型巨噬细胞都能吞噬胶乳颗粒，但是FcγR所介导的吞噬(如对致敏红细胞的吞噬)有很大的区别，Ⅱ型巨噬细胞有更大的吞噬功能。98%的Ⅱ型巨噬细胞能吞噬致敏红细胞，而只有30%左右的Ⅰ型巨噬细胞才具有这种功能。
2、巨噬细胞与胰岛素抵抗
胰岛素抵抗是由于胰岛素靶细胞功能的改变及分泌炎性因子的巨噬细胞的积累而产生的。从分子水平上，Ⅱ型巨噬细胞向Ⅰ型巨噬细胞的转变促进了胰岛素抵抗的产生。机体处于消瘦状态时，巨噬细胞表达F4/80和CD11b，不表达CD11c或弱表达炎性标志物，且能分泌抑炎因子如IL-10和胰岛素敏感性因子。而当肥胖时，机体内脂肪细胞代谢发生转变，导致脂肪水解增加及炎性游离脂肪酸的产生，继而招募及活化Ⅰ型巨噬细胞，这种细胞分泌炎性因子从而降低胰岛素的敏感性并且分泌趋化因子招募更多的巨噬细胞。在胰岛素抵抗的状态下，Ⅰ型巨噬细胞并不是惟一起作用的细胞，Ⅱ型巨噬细胞也发挥着作用。负反馈系统正好说明了Ⅱ型巨噬细胞起到了与Ⅰ型巨噬细胞相反的作用。Ⅱ型巨噬细胞分泌的IL-10发挥着抗炎作用。
3、巨噬细胞与HIV感染
研究结果表明，单核巨噬细胞也是HIV病毒感染的主要靶细胞，且是感染后期病毒的主要储存场所。对疾病的研究表明，通过抗逆转录病毒的治疗能明显抑制HIV病毒在感染T细胞中的复制及减少病毒的抗原血症，但是这种治疗对HIV病毒感染淋巴网状内皮细胞组织中的单核巨噬细胞却无效，而且这种感染的巨噬细胞能在人体内产生病毒颗粒。两种类型的巨噬细胞对HIV病毒的易感性存在差异。在病毒的生命周期中，HIV病毒5’长端重复启动子(LTR)的激活是非常重要的步骤。
4、巨噬细胞与肿瘤
巨噬细胞的监视机制对阻止突变细胞的生长发挥重要的作用。经典活化的巨噬细胞在肿瘤形成的早期阶段起很大的作用，细胞产生的物质能导致DNA的损伤及基因的突变，从而导致宿主细胞发生转化。随着肿瘤的生长，肿瘤微环境影响着巨噬细胞，这些巨噬细胞被称为肿瘤相关的巨噬细胞（TAM）。最近研究显示在肿瘤环境中，这种细胞是通过MyD88依赖的NF-κB活化途径产生。TAM能抑制机体对肿瘤细胞产生的抗原发生免疫反应，并且能抑制邻近的巨噬细胞活化。最近的研究也表明TAM能促进血管和淋巴管生成，从而促进肿瘤的生长、迁移和转化。当这种巨噬细胞被活化，就会分泌一些促进血管和淋巴管生成的物质，如酸性成纤维细胞生长因子(aFGF/FGF1)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF/FGF2)、血管内皮细胞生长因子(VEGF)、转化生长因子α和胰岛素样生长因子等物质。同时，巨噬细胞产生蛋白酶，从而释放出一些以蛋白多糖、纤维蛋白片段的形式结合在肝素类硫酸根上的分子，这些分子抑制基质金属蛋白酶(MMPs1、2、3、9和12)、血纤维蛋白溶酶、尿激酶纤维蛋白溶酶原激活剂及受体在促进肿瘤血管和淋巴管生成中起到主要的作用。这些肿瘤相关的巨噬细胞高分泌IL-10，不分泌或微分泌IL-12，同时也不分泌TNFα，可能还抑制了抗原提呈细胞的活性。因此，此类细胞呈现着非经典巨噬细胞的特点，对肿瘤的生长具有促进作用。
TAM促肿瘤功能和免疫抑制
巨噬细胞是重要的炎性细胞，包括多种功能：吞噬和清除凋亡细胞及非功能性的胞外成分，从而维持内环境稳定；分泌各种细胞因子、生长因子和趋化因子参与各种炎症反应；向T细胞提呈抗原从而刺激活化T细胞。由于巨噬细胞分Ⅰ型巨噬细胞和Ⅱ型巨噬细胞，而Ⅱ型巨噬细胞有几种小分型并且它们都有各自的功能，这就决定了不同类型的巨噬细胞在疾病的发生发展过程中发挥着不同的作用。
巨噬细胞疗法应用
巨噬细胞体内发挥着多种关键作用，包括免疫防御、炎症反应的调控和组织修复等。具有广泛的临床应用：
感染病原体的清除：巨噬细胞是体内最重要的吞噬细胞之一，它们能够摄取和消化细菌、病毒、真菌和寄生虫等病原体。这使得它们在感染性疾病的治疗中起到了关键作用。
免疫调节：巨噬细胞可以分泌多种细胞因子，如细胞因子α、β、γ和IL-10等，以调节免疫反应的强度和方向。
抗肿瘤治疗：巨噬细胞可以识别和摧毁肿瘤细胞。在癌症免疫疗法中，研究人员正在研究如何增强巨噬细胞的抗肿瘤活性，以增强免疫系统对癌症的攻击能力。
炎症调节：巨噬细胞能够参与炎症反应的调节，有助于维持炎症的平衡。在慢性炎症性疾病（如风湿性关节炎、炎症性肠病等）的治疗中，调控巨噬细胞的活性可以减轻症状。
组织修复：在损伤或组织损伤后，巨噬细胞参与清除废弃物和细胞碎片，并促进伤口愈合和组织修复。这对于创伤、手术和慢性伤害的治疗都至关重要。
药物输送：研究人员正在探索将药物通过巨噬细胞输送到靶组织或肿瘤内部的方法。这种方法可以提高药物的局部浓度，减少毒性和副作用。
总体来说，巨噬细胞在免疫学和临床医学中扮演着关键的角色，它们的研究和应用有望为各种疾病的治疗和管理提供新的机会。然而，我们仍需深入的研究和临床实验来更好地了解它们的功能以及如何利用它们来改善患者的健康。
合佑生生物提供
巨噬细胞诱导预筛服务&样本服务
合佑生生物可提供预筛优选后的PBMC
-
提供巨噬细胞吞噬功能好，经数据经验后的批次；
-
根据客户需求回招Donor，保证实验长期性和稳定性；
-
可提供CD14+单核细胞含量高的批次；可提供经磁珠阴选得到的CD14+细胞；
合佑生生物可提供M1,M2巨噬细胞诱导服务
M2巨噬细胞流式检测图
欲知合佑生生物更多巨噬细胞诱导样本详情可咨询商务负责人。联系人：谢先生 ，15201775322 。
相关新闻
合佑生生物是一家专注于原代细胞技术与创新解决方案的生物科技企业，总部位于无锡，并设立无锡与上海双中心：无锡中心承担产品研发、生产与商业化，上海中心聚焦原代细胞制备与技术服务。公司致力于为生物医药的研发与生产提供自主化的国产工具和技术，基于自主技术平台，已开发出原代免疫细胞、干细胞、动物原代细胞、CAR阳性率检测流式抗体、免疫细胞扩增培养基、干细胞扩增及分化培养基、冻存液、细胞培养添加剂等一系列产品。同时，依托原代细胞的资源与技术优势，公司拓展了体外药效评价、药物免疫原性评估及药物血液毒性检测等服务。其中，多款产品和服务已打破国外供应商的长期垄断，实现了国产化替代与超越。
合佑生一体化培养赋能|武汉大学张先正教授《Advanced Materials》发文揭示衰老重编程新策略（IF:26.8）
近日，武汉大学化学与分子科学学院张先正教授团队在材料学顶级期刊《Advanced Materials》上发表了题为“Senescence Reprogramming Unleashes Tumor Immune Surveillance via Coordinated Gene Modulation”（衰老重编程通过协同基因调控释放肿瘤免疫监视）的研究论文。该研究提出了一种创新的肿瘤治疗策略，通过协同调控P16INK4a与PD-L1两个关键靶点，实现肿瘤特异性衰老重编程，进而激活免疫系统对抗肿瘤。
HiXpan® 细胞培养添加物|符合药物申报，定义行业合规新标准
细胞培养添加物是用于细胞培养中替代传统动物血清（如胎牛血清）的化学成分明确或无动物来源的添加剂，旨在减少批次差异、降低污染风险、提升实验可重复性。其成分通常包含生长因子、载体蛋白、微量元素等，适用于疫苗生产、生物制药、再生医学等领域。
随着治疗性蛋白、单克隆抗体、细胞与基因治疗产品等生物技术药物的快速发展，免疫原性评估已成为药物研发与临床安全监测中不可或缺的关键环节。免疫原性是指机体将治疗性蛋白类药物识别为外来抗原，从而触发免疫应答的现象。若出现非必要或非预期的免疫反应，可能严重影响药物的安全性与疗效。
上海合佑生生物技术有限公司是一家专注于原代免疫细胞及干细胞研究的高新技术企业。公司构建了覆盖免疫细胞与间充质干细胞（MSC）的一体化技术平台，致力于为客户提供一站式细胞解决方案。
探索生命科学的道路上，每一个突破都值得庆祝，每一份支持都值得感恩。合佑生始终如一地陪伴在您身边，以优质的样本服务、技术服务和特色产品，助力研发之路。为感谢广大新老用户的信任与支持，合佑生隆重推出论文征集奖励活动，用专属回馈好礼，向每一位科研工作者致敬！