Einführung in Makrophagen
Die Entdeckung der Makrophagen geht auf das Jahr 1882 zurück, als die Biologin Ellie Metchnikoff sie bei der Untersuchung primitiver Tiere entdeckte, denen adaptive Immunmechanismen fehlten, und diese Zellen als Phagozyten bezeichnete. Makrophagen sind eine heterogene Gruppe von Immunzellen mit einem hohen Grad an Plastizität und einer Vielzahl von Funktionen, darunter Gewebeentwicklung und Homöostase in vivo, Entfernung von Zelltrümmern, Beseitigung von Krankheitserregern und Modulation von Entzündungsreaktionen. Verschiedene auslösende Signale können Makrophagen aktivieren, um ihre eigene Morphologie und physiologischen Eigenschaften zu verändern.
Abb. 1: Ursprung der Makrophagen
Basierend auf dem Konzept der T-Helferzellen (Th) wird der Aktivierungszustand von Makrophagen hinsichtlich der Aktivierungsmodalität üblicherweise vereinfacht in zwei Kategorien unterteilt: klassisch aktivierte Makrophagen, CAMs, und alternativ aktivierte Makrophagen, AAMs. M1-Makrophagen produzieren entzündungsfördernde Zytokine, die das Eindringen von Krankheitserregern verhindern, aber auch Schäden am Organismus verursachen; M2-Makrophagen sezernieren entzündungshemmende Zytokine und spielen eine Rolle bei der Gewebereparatur und -rekonstruktion sowie bei der Tumorbildung.
Abb. 2 Verschiedene Phänotypen, Zelloberflächenmarker und Funktionen von Makrophagen
Es ist anzumerken, dass die beiden Makrophagenphänotypen nicht absolut antagonistisch differenziert sind, d. h. die M1- und M2-Phänotypen schließen sich nicht gegenseitig aus, sondern existieren oft nebeneinander und können daher nicht einfach als völlig unterschiedliche Makrophagenpopulationen betrachtet werden. Makrophagenpolarisationsmarker werden normalerweise auf Makrophagen unterschiedlicher Phänotypen auf unterschiedlichen Ebenen exprimiert, und Makrophagen unterschiedlicher Phänotypen können unter bestimmten Bedingungen eine gegenseitige Umwandlung erfahren. Bei der Wundheilung in vivo weisen Makrophagen in der frühen Phase ein entzündungsförderndes M1-Sekretionsprofil auf, mit einer hohen Kapazität zur Präsentation von Antigenen und zur Produktion der Interleukine IL-12 und IL-23, die die Zellproliferation hemmen und Gewebeschäden verursachen, während Makrophagen in der späten Heilungsphase zu einem entzündungshemmenden M2-Genexpressionsprofil wechseln, das Entzündungen und Wundheilung durch die Produktion angiogener Mediatoren wie TGF-β, VEGF und EGF usw. fördert. Abklingen und Wundheilung.
Abb. 3 Mechanismen der wichtigsten Makrophagenaktivierungsphänotypen bei der Gewebereparatur, Regeneration und Fibrose
In-vivo-Studie
Makrophagen sind die einzigen Zellen, die in jedem Organ des Körpers vorhanden sind. Sie kommen in der Epidermis, der Hornhaut und im Inneren von Gelenken ohne Blutgefäße vor. Eine der wichtigsten Methoden zur Untersuchung ihrer Biologie in vivo ist die Makrophagenverarmung. Die Makrophagenverarmung in vivo ist eine Methode zur Entfernung von Makrophagen mithilfe physikochemischen oder genetischen Techniken. Diese Methode wird heute häufig verwendet, um die Rolle von Makrophagen in Tierkrankheitsmodellen zu untersuchen und die Mechanismen der Immunpathologie oder entzündlicher Schäden zu untersuchen, beispielsweise bei entzündlichen Erkrankungen: allergisches Asthma, Diabetes, Fettleibigkeit, Arteriosklerose, Studien zu Autoimmunerkrankungen; und anderen Krankheitsbereichen: Tumoren, virusbedingte Erkrankungen, Geweberegeneration und andere verwandte Studien. Die Clodronat-Liposom-Methode ist derzeit die am häufigsten verwendete Methode zur Makrophagenverarmung.
Clodronat-Liposomen
Prof. Nico van Rooijen hat erfolgreich ein In-vivo-Zellentfernungsmittel mit Clodronat-Liposomen entwickelt, indem er den Endozytosemechanismus von Makrophagen nutzt, um Clodronat in die Zelle zu bringen, wo Chlorphosphorsäure freigesetzt wird, die bei Erreichen einer bestimmten Konzentration die Apoptose von Makrophagen auslösen kann, wodurch das Ziel der Makrophagenentfernung erreicht wird.Dieses Reagenz wird weltweit als das ausgereifteste und bequemste Mittel zur Makrophagenentfernung eingesetzt.
Abb. 4 Schematische Darstellung des Makrophagen-Clearance-Prinzips
Ansätze verschiedener Organisationen (nur zur Information)
| Organ/Makrophage | Dosierung (20-25g/Maus) |
| Milz/Makrophagen der roten Pulpa | Einzeldosis: 200 µl/Maus (IV oder IP). |
| Leber-/Kufferzellen | Einzeldosis: 200 µl/Maus (IV oder IP). |
| Lungen-/Alveolarmakrophagen | Die besten Ergebnisse werden durch eine intravenöse (150–200 µl) Gabe in Kombination mit einer intratrachealen oder intranasalen Gabe (50 µl) erzielt. |
| Lymphknoten | Injektion (100–200 µl)/Maus, spezifische Dosierungsschemata finden sich in der Literatur. |
| Gehirn/Mikroglia | Intracerebroventrikulärer Eintritt in die Zerebrospinalflüssigkeit, 10 µl/Maus, 50 µl/Ratte. |
| Blut/Monozyten | 150–200 µl/Maus (IV), die maximale Depletionsrate wird innerhalb von 24 Stunden erreicht, die maximale Depletionsrate nach 1–7 Tagen ist jedoch stammabhängig. |
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