Open Access

Polarization of microglia and macrophages in the selected degenerative and inflammatory diseases of the nervous system

Natalia Brandys
Natalia Brandys
 and 
Magdalena Chadzińska
Magdalena Chadzińska
   | Dec 30, 2021
Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej's Cover Image
About this article
Previous Article
Next Article
Cite
Article Category: Review
Published Online: Dec 30, 2021
Page range: 904 - 922
Received: Sep 30, 2020
Accepted: Feb 03, 2021
DOI: https://doi.org/10.2478/ahem-2021-0014
Keywords
© 2021 Brandys, Chadzińska, published by Sciendo
This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Rycina 1

Polaryzacja klasyczna i alternatywna makrofagów. Pod wpływem interferonu-γ i lipopolisacharydu (IFN-γ + LPS) dochodzi do klasycznej (M1) polaryzacji makrofagów. Tak spolaryzowane komórki wykazują podniesioną ekspresję indukowalnej syntazy tlenku azotu (iNOS), białek głównego układu zgodności tkankowej klasy II (MHC II) oraz białek powierzchniowych CD80/86. Wytwarzają też cytokiny prozapalne: IL-1β i -6 oraz czynnik martwicy nowotworów-α (TNF-α). Natomiast makrofagi stymulowane IL-4 lub IL-13 zwiększają ekspresję arginazy 1 (Arg-1), insulinopodobnego czynnika wzrostu 1 (IGF-1), CD206 oraz receptorów zmiataczy (SR). Komórki te opisuje się jako alternatywnie spolaryzowane makrofagi M2a. W populacji makrofagów alternatywnie spolaryzowanych wyróżnia się także komórki M2b, powstające pod wpływem IL-1β, LPS i kompleksów immunologicznych (IC). Makrofagi M2b nazywane są regulatorowymi. Komórki te wytwarzają przeciwzapalną IL-10, obniżają natomiast wytwarzanie prozapalnej IL-12. Makrofagi M2c powstają pod wpływem IL-10, transformującego czynnika wzrostu β (TGF-β), oraz glikokortykoidów. Te regulatorowe makrofagi, podobnie jak komórki M2b, wydzielają duże ilości IL-10, a ograniczają wytwarzanie IL-12. Ostatnią populacją makrofagów M2 są komórki M2d, nazywane inaczej makrofagami związanymi z nowotworem (TAM, tumor associated macrophages). Wytwarzają duże ilości IL-10, TGF-β oraz mają podniesioną ekspresję Arg-1. W makrofagach M2 obserwuje się ponadto podniesioną ekspresję Fizz1 (cząsteczka obecna w strefie zapalenia 1), PPAR γ i δ (receptory aktywowane przez proliferatory peroksysomów γ i δ), CD136, białek podobnych do chitynaz (Ym1 i 2) oraz receptora IL-4 (IL-4R)
Polaryzacja klasyczna i alternatywna makrofagów. Pod wpływem interferonu-γ i lipopolisacharydu (IFN-γ + LPS) dochodzi do klasycznej (M1) polaryzacji makrofagów. Tak spolaryzowane komórki wykazują podniesioną ekspresję indukowalnej syntazy tlenku azotu (iNOS), białek głównego układu zgodności tkankowej klasy II (MHC II) oraz białek powierzchniowych CD80/86. Wytwarzają też cytokiny prozapalne: IL-1β i -6 oraz czynnik martwicy nowotworów-α (TNF-α). Natomiast makrofagi stymulowane IL-4 lub IL-13 zwiększają ekspresję arginazy 1 (Arg-1), insulinopodobnego czynnika wzrostu 1 (IGF-1), CD206 oraz receptorów zmiataczy (SR). Komórki te opisuje się jako alternatywnie spolaryzowane makrofagi M2a. W populacji makrofagów alternatywnie spolaryzowanych wyróżnia się także komórki M2b, powstające pod wpływem IL-1β, LPS i kompleksów immunologicznych (IC). Makrofagi M2b nazywane są regulatorowymi. Komórki te wytwarzają przeciwzapalną IL-10, obniżają natomiast wytwarzanie prozapalnej IL-12. Makrofagi M2c powstają pod wpływem IL-10, transformującego czynnika wzrostu β (TGF-β), oraz glikokortykoidów. Te regulatorowe makrofagi, podobnie jak komórki M2b, wydzielają duże ilości IL-10, a ograniczają wytwarzanie IL-12. Ostatnią populacją makrofagów M2 są komórki M2d, nazywane inaczej makrofagami związanymi z nowotworem (TAM, tumor associated macrophages). Wytwarzają duże ilości IL-10, TGF-β oraz mają podniesioną ekspresję Arg-1. W makrofagach M2 obserwuje się ponadto podniesioną ekspresję Fizz1 (cząsteczka obecna w strefie zapalenia 1), PPAR γ i δ (receptory aktywowane przez proliferatory peroksysomów γ i δ), CD136, białek podobnych do chitynaz (Ym1 i 2) oraz receptora IL-4 (IL-4R)

Rycina 2

Wpływ mikrogleju/makrofagów o różnym fenotypie (M1 i M2) na tkankę nerwową po wystąpieniu udaru. Klasycznie spolaryzowane makrofagi M1, przez wydzielanie prozapalnych cytokin (interleukin-1β i -6 oraz czynnika martwicy nowotworów-α [IL-1β, IL-6 i TNF-α]) zmniejszają szczelność bariery krew–mózg (BBB, blood–brain barier). Obniżają także przeżywalność oligodendrocytów i ograniczają ich powstawanie. Alternatywnie spolaryzowane makrofagi M2 zwiększają przeżywalność neuronów, zwiększają neurogenezę, powstawanie oligodendrocytów i remielinizację. W procesie tym uczestniczy m.in. insulinopodobny czynnik wzrostu 1 (IGF-1). Wydzielane przez makrofagi M2, metaloproteinaza macierzy zewnątrzkomórkowej 9 (MMP-9), IL-8 i czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego (VEGF) promują angiogenezę
Wpływ mikrogleju/makrofagów o różnym fenotypie (M1 i M2) na tkankę nerwową po wystąpieniu udaru. Klasycznie spolaryzowane makrofagi M1, przez wydzielanie prozapalnych cytokin (interleukin-1β i -6 oraz czynnika martwicy nowotworów-α [IL-1β, IL-6 i TNF-α]) zmniejszają szczelność bariery krew–mózg (BBB, blood–brain barier). Obniżają także przeżywalność oligodendrocytów i ograniczają ich powstawanie. Alternatywnie spolaryzowane makrofagi M2 zwiększają przeżywalność neuronów, zwiększają neurogenezę, powstawanie oligodendrocytów i remielinizację. W procesie tym uczestniczy m.in. insulinopodobny czynnik wzrostu 1 (IGF-1). Wydzielane przez makrofagi M2, metaloproteinaza macierzy zewnątrzkomórkowej 9 (MMP-9), IL-8 i czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego (VEGF) promują angiogenezę

Rycina 3

Wpływ mikrogleju/makrofagów o różnym fenotypie (M1 i M2) na tkankę nerwową po wystąpieniu urazu rdzenia kręgowego. Klasycznie spolaryzowane makrofagi M1 hamują wzrost aksonów i obniżają przeżywalność neuronów. Natomiast alternatywnie spolaryzowane makrofagi M2 pobudzają proces remielinizacji
Wpływ mikrogleju/makrofagów o różnym fenotypie (M1 i M2) na tkankę nerwową po wystąpieniu urazu rdzenia kręgowego. Klasycznie spolaryzowane makrofagi M1 hamują wzrost aksonów i obniżają przeżywalność neuronów. Natomiast alternatywnie spolaryzowane makrofagi M2 pobudzają proces remielinizacji

Rycina 4

Wpływ mikrogleju o różnym fenotypie (M1 i M2) na tkankę nerwową w chorobie Alzheimera. Klasycznie spolaryzowane makrofagi M1 zwiększają odkładanie białka amyloidowego β (Aβ), formowanie splątków neurofibrylarnych (NFT), a także, przez wydzielanie prozapalnych cytokin (interleukiny-1β i czynnika martwicy nowotworów-α [IL-1β i TNF-α]) i chemokiny CCL3, pobudzają degradację neuronów. Natomiast alternatywnie spolaryzowane makrofagi M2, przez wydzielanie przeciwzapalnych cytokin: IL-10, transformującego czynnika wzrostu β (TGF-β) i czynnika wzrostu nerwów (NGF), działają neuroprotekcyjnie i ograniczają przenoszenie oligomerów Aβ. Obecne na tych komórkach receptory zmiatacze A (SR-A) oraz receptory końcowych produktów zaawansowanej glikacji (RAGE) oraz enzym rozkładający insulinę (IDE) zwiększają proces usuwania złogów Aβ
Wpływ mikrogleju o różnym fenotypie (M1 i M2) na tkankę nerwową w chorobie Alzheimera. Klasycznie spolaryzowane makrofagi M1 zwiększają odkładanie białka amyloidowego β (Aβ), formowanie splątków neurofibrylarnych (NFT), a także, przez wydzielanie prozapalnych cytokin (interleukiny-1β i czynnika martwicy nowotworów-α [IL-1β i TNF-α]) i chemokiny CCL3, pobudzają degradację neuronów. Natomiast alternatywnie spolaryzowane makrofagi M2, przez wydzielanie przeciwzapalnych cytokin: IL-10, transformującego czynnika wzrostu β (TGF-β) i czynnika wzrostu nerwów (NGF), działają neuroprotekcyjnie i ograniczają przenoszenie oligomerów Aβ. Obecne na tych komórkach receptory zmiatacze A (SR-A) oraz receptory końcowych produktów zaawansowanej glikacji (RAGE) oraz enzym rozkładający insulinę (IDE) zwiększają proces usuwania złogów Aβ

Rycina 5

Wpływ mikrogleju o różnym fenotypie (M1 i M2) na neurony w stwardnieniu zanikowym bocznym. Klasycznie spolaryzowane makrofagi M1 zmniejszają przeżywalność neuronów oraz zmienią ich morfologię. Natomiast alternatywnie spolaryzowane makrofagi M2, przez wydzielanie przeciwzapalnych cytokin: IL-4 i IL-10 oraz neurotroficznych czynników pochodzenia mózgowego (BDNF) i glejowego (GDNF) zwiększają przeżywalność tych komórek
Wpływ mikrogleju o różnym fenotypie (M1 i M2) na neurony w stwardnieniu zanikowym bocznym. Klasycznie spolaryzowane makrofagi M1 zmniejszają przeżywalność neuronów oraz zmienią ich morfologię. Natomiast alternatywnie spolaryzowane makrofagi M2, przez wydzielanie przeciwzapalnych cytokin: IL-4 i IL-10 oraz neurotroficznych czynników pochodzenia mózgowego (BDNF) i glejowego (GDNF) zwiększają przeżywalność tych komórek

Rycina 6

Wpływ mikrogleju/makrofagów o różnym fenotypie (M1 i M2) na przebieg stwardnienia rozsianego. W klasycznie spolaryzowanych makrofagach M1 podniesiony poziom indukowalnej syntazy tlenku azotu (iNOS) zwiększa wydzielanie tlenku azotu, który działa neurodegeneracyjnie. Komórki te przez zwiększone wydzielania IL-12 i IL-23 aktywują limfocyty pomocnicze, odpowiednio Th1 i Th17. Zwiększa to napływ leukocytów do ogniska chorobowego i promuje rozwój choroby i neurodegenerację. W procesie tym ważną rolę odgrywa także prozapalny czynnik martwicy nowotworów-α, a cytokiny prozapalne powodują prawdopodobnie zwiększenie przepuszczalności bariery krew–mózg (BBB, blood–brain barier). Natomiast wytwarzane przez alternatywnie spolaryzowane makrofagi M2 cytokiny przeciwzapalne pobudzają limfocyty pomocnicze Th2 i limfocyty T regulatorowe (Treg), co prawdopodobnie hamuje rozwój choroby
Wpływ mikrogleju/makrofagów o różnym fenotypie (M1 i M2) na przebieg stwardnienia rozsianego. W klasycznie spolaryzowanych makrofagach M1 podniesiony poziom indukowalnej syntazy tlenku azotu (iNOS) zwiększa wydzielanie tlenku azotu, który działa neurodegeneracyjnie. Komórki te przez zwiększone wydzielania IL-12 i IL-23 aktywują limfocyty pomocnicze, odpowiednio Th1 i Th17. Zwiększa to napływ leukocytów do ogniska chorobowego i promuje rozwój choroby i neurodegenerację. W procesie tym ważną rolę odgrywa także prozapalny czynnik martwicy nowotworów-α, a cytokiny prozapalne powodują prawdopodobnie zwiększenie przepuszczalności bariery krew–mózg (BBB, blood–brain barier). Natomiast wytwarzane przez alternatywnie spolaryzowane makrofagi M2 cytokiny przeciwzapalne pobudzają limfocyty pomocnicze Th2 i limfocyty T regulatorowe (Treg), co prawdopodobnie hamuje rozwój choroby
eISSN:
1732-2693
Language:
English
Publication timeframe:
Volume Open
Journal Subjects:
Life Sciences, Molecular Biology, Microbiology and Virology, Medicine, Basic Medical Science, Immunology
Journal RSS Feed