巨噬細胞的標記方法

巨噬細胞（Macrophages）作為一類廣泛分布於機體各大組織的固有免疫細胞 ，具有高度可塑性和異質性 ，能夠在局部微環境影響下分化成不同表型的亞細胞型 ，發揮不同功能 。

巨噬細胞對機體而言十分重要 ，尤其在抵禦病原體入侵和維持免疫穩態方麵起著核心作用 。幾乎每一種人類疾病都涉及到它 ，因此近年來，巨噬細胞成為了生命科學和醫學領域的研究熱點 。

一 、巨噬細胞的發現與起源

1. 巨噬細胞的發現

一百多年前 ，俄國生物學家Élie Metchnikoff觀察到血液中的某些白細胞可在炎症局部聚集 ，推測這些細胞具有攻擊並殺滅病原體的作用 ，建議將其命名為巨噬細胞 ，並在此基礎上逐步形成了細胞免疫學說 。為此Metchnikoff與提出體液免疫學說的德國科學家Paul Ehrlich分享了1908年諾貝爾生理學和醫學獎 。

2. 巨噬細胞的起源

而關於巨噬細胞起源 ，它曾一度被歸為網狀內皮係統（Reticuloendothelial system ，RES）的一部分 ，後來研究發現內皮細胞與巨噬細胞有許多不同之處 ，內皮細胞不具吞噬能力 ，二者在細胞形態結構上也不相同 。

1968年Ralph van Furth和Zanvil Cohn提出巨噬細胞主要來源於血液單核細胞 ，建立了單核吞噬細胞係統（Mononuclear phagocyte system, MPS） 。在MPS理論中 ，巨噬細胞被視為終末分化的血液單核吞噬細胞 ，即巨噬細胞起源於骨髓中的造血幹細胞 ，後發展成血液循環的單核細胞 ，最終遷移到組織分化為巨噬細胞 。

近年來隨著譜係示蹤技術的發展 ，在小鼠研究模型中發現小膠質細胞及其他一些組織定居巨噬細胞起源於胚胎發育過程中卵黃囊和胎肝 。

根據Hoeffel等人的研究 ，在小鼠胚胎7.5天（E7.5）卵黃囊血島中產生第一波紅係-髓係前體細胞（eythro-myeloid precursors ，EMPs），隨後EMPs不經過單核細胞中間體可直接分化為卵黃囊巨噬細胞（或為原始祖細胞） ，其通過血液運輸定植於胚胎組織中發育成表型成熟的巨噬細胞 。

卵黃囊生血內皮在E8.25-E8.5產生第二波EMPs 。卵黃囊生血內皮產生的EMPs以及主動脈-性腺-中腎（Aorta-gonad-mesonephros ，AGM）區域中產生的胚胎造血幹細胞（Hematopoietic stem cells ，HSCs）隨後遷移至胎肝 ，在胎肝增殖並分化為多種譜係的細胞 ，包括單核細胞 。胎肝單核細胞隨血液運輸定植於腦組織以外的其他組織發育為組織定居巨噬細胞 ，部分（如Langerhans細胞）或完全（如肺泡巨噬細胞和肝髒Kupffer細胞）取代卵黃囊來源的巨噬細胞 。

2020年劉兵 、蘭雨 、Ginhoux研究組合作通過單細胞轉錄組測序研究人類巨噬細胞的胚胎起源與特化 ，發現卵黃囊來源的巨噬細胞發育路徑與既往小鼠中的發現高度相似。

圖1 小鼠胚胎組織定居巨噬細胞起源

（引自Immunity.2015;42(4):665-678.）

二 、巨噬細胞的分類與功能

巨噬細胞廣泛分布於各種組織 ，既有胚胎來源的也有成年來源的 。根據組織定位和功能 ，可以將巨噬細胞分為小膠質細胞 、肝髒Kupffer細胞 、肺泡巨噬細胞 、腎髒係膜細胞 、破骨細胞 、脾髒紅髓巨噬細胞 、脂肪組織相關巨噬細胞等等 。

這些處於不同組織微環境中的巨噬細胞具有不同的表型和功能 。它們除了執行吞噬和免疫防疫功能外 ，也參與組織重塑和維持組織穩態。此外 ，它們可能在不同的組織中執行特定的功能 ，例如小膠質細胞在腦組織中發揮免疫監視 、清除死亡神經元 、突觸重塑的功能 ，破骨細胞從骨基質中吸收有機物和礦物質 ，脾髒中的紅髓巨噬細胞能清除衰老的紅細胞 、調節鐵代謝......

三 、巨噬細胞的極化

巨噬細胞在不同微環境和刺激因子的作用下可以向不同的方向極化 。根據活化狀態 、功能及分泌細胞因子的不同 ，巨噬細胞主要可分為經典活化的M1型巨噬細胞（促炎）和選擇性活化的M2 型巨噬細胞（抗炎） 。

M1型巨噬細胞可以由IFN-γ 、LPS或GM-CSF誘導 ，高表達MHC II類分子和共刺激分子CD80 、CD86 ，上調表達誘導型一氧化氮合酶（iNOS） ，產生大量的促炎細胞因子 ，如IL-1 、IL-6 、IL-12 、IL-23 、TNF-α ，同時會產生趨化因子CCL2 、CCL3 、CCL5 、CXCL8 、CXCL9 、CXCL10 、CXCL11 、CXCL16 ，一氧化氮（NO）和活性氧物質（ROS） 。通過釋放這些炎性介質 ，M1細胞可以促進炎症反應 ，殺傷胞內感染的病原體 ，抗腫瘤 。

M2型巨噬細胞由IL-4 、IL-13 、真菌和寄生蟲感染 、免疫複合物 、IL-10 、TGF-β 、糖皮質激素等誘導 ，高表達CD163 、CD206 、CD200R 、CD209 、CD301 、Arginase-1 ，產生抗炎細胞因子如IL-10 、TGF-β ，參與免疫調節 、組織重構和再生 、傷口愈合 、血管生成 、促進腫瘤進展 。M2型巨噬細胞可進一步細分為M2a 、M2b 、M2c 、M2d四種亞型 。M2a由IL-4 、IL-13或真菌和寄生蟲感染誘導 ，M2b由免疫複合物和LPS誘導 ，M2c由IL-10 、TGF-β 、糖皮質激素誘導 ，M2b可由IL-6和腺苷誘導 。

簡單總結一下就是這樣的 ：

四 、巨噬細胞與疾病

巨噬細胞作為固有免疫中的重要細胞組分 ，能對入侵病原體做出反應 ，吞噬和消化病原體 ，也可以參與清除受損 、衰老的細胞 ，通過抗原提呈參與激發適應性免疫 。但是巨噬細胞除了在對抗疾病中發揮作用外 ，也與慢性疾病（包括動脈粥樣硬化 、哮喘 、炎症性腸病 、關節炎） 、自身免疫性疾病（包括包括類風濕性關節炎 、多發性硬化） 、纖維化 、糖尿病 、腫瘤的發生和進展相關 。

脂肪組織相關巨噬細胞（Adipose tissue macrophages ，ATMs）在肥胖狀態下發生促炎激活和積聚 ，這一轉變與胰島素抵抗相關 。腫瘤相關巨噬細胞 ( Tumor-associated macrophages, TAMs）是腫瘤組織中主要的免疫細胞 ，研究發現TAMs在促進腫瘤進展中起著至關重要的作用 ，包括促進腫瘤生長 、形成免疫抑製微環境 、促進轉移 、促進腫瘤血管生成 。靶向TAMs的腫瘤免疫療法備受矚目 ，為腫瘤治療提供了新的希望 。

五 、常見巨噬細胞標記物

為研究巨噬細胞 ，通常采用一些表型標記物來區分巨噬細胞和其他免疫細胞 。小鼠巨噬細胞表達CD11b ，F4/80 ，CSF-1R/CD115, 人巨噬細胞表達CD68 ，CD11b ，CD14 ，CD16 ，CD163 ，CD312 ，CSF-1R/CD115 。

1. 常用M1和M2巨噬細胞標記物 ：

2. 不同組織中巨噬細胞及標記物 ：

主要參考文獻

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