Peritoneale macrofagen in muizenweefsel in homeostase, reparatie, infectie en tumormetastase Deel 1

1. Inleiding

De peritoneale holte, evenals de pleurale en pericardiale holtes, worden gegenereerd uit het embryonale coelom, een holte die het resultaat is van de vorming van de embryonale lichaamswand, bestaande uit het pariëtale plaatmesoderm en het ectoderm, en de darmwand, bestaande uit het viscerale plaatmesoderm en het endoderm.

Embryo coelom is een belangrijke structuur in het proces van embryovorming, en zijn uiterlijk markeert de embryonale ontwikkeling tot het blastocyststadium. Tijdens het blastocyststadium ontwikkelt het embryo een met vloeistof gevulde zak, het coelom genaamd.

Het embryonale coeloom speelt een zeer belangrijke rol in de embryonale ontwikkeling. Het biedt de omgeving voor het embryo om te voeden en te ademen, en het kan afvalproducten verdrijven. Daarnaast kan de embryocoelom ook enige bescherming bieden aan het embryo. Men kan zeggen dat zonder de lichaamsholte van het embryo het embryo zich niet normaal kan ontwikkelen.

Aan de andere kant is immuniteit ook een van de essentiële factoren in de menselijke ontwikkeling. Immuniteit kan het lichaam beschermen tegen ziektekiemen en virussen van buitenaf, en het kan ons ook helpen verschillende ziekten te bestrijden. Aangezien het immuunsysteem van embryo's nog niet volledig is ontwikkeld, vertrouwt het embryo voor bescherming op het immuunsysteem van de moeder.

Hoewel de embryonale lichaamsholte en immuniteit los van elkaar lijken te staan, bestaat er wel degelijk een zeker verband tussen beide. Verschillende onderzoeken hebben aangetoond dat de omgeving in het embryonale coelom een ​​rol speelt bij de ontwikkeling van immuniteit. Zo zijn er enkele groeifactoren in de lichaamsholte van het embryo, die de ontwikkeling van het immuunsysteem kunnen bevorderen. Daarnaast zorgt de vloeistof in de lichaamsholte van het embryo ook voor voeding en bescherming van immuuncellen.

Concluderend, de relatie tussen embryo-coelom en immuniteit is zeer nauw. Het coeloom van het embryo biedt een goede omgeving voor de ontwikkeling van het embryo en biedt ook gunstige voorwaarden voor de ontwikkeling van het immuunsysteem. Daarom moeten we het belang van het coelom van het embryo koesteren en ons concentreren op het beschermen en bevorderen van onze immuniteit. Vanuit dit oogpunt moeten we onze immuniteit verbeteren. Cistanche kan de immuniteit aanzienlijk verbeteren, omdat vleesas een verscheidenheid aan biologisch actieve componenten bevat, zoals polysacchariden, twee paddenstoelen, Huang Li, enz. Deze componenten kunnen het immuunsysteem stimuleren. Verschillende soorten cellen in het systeem verhogen hun immuunactiviteit.

Klik op gezondheidsvoordelen van cistanche

Het proces waarbij het embryonale coelom wordt gevormd, is geconserveerd uit de primitieve superphyla Protostomia en Deuterostomia, zodat ongewervelde dieren van de phyla Annelida, Mollusca, Echinodermata en Tunicata een coelomische holte hebben die anatomisch en qua ontwikkeling equivalent is aan het embryonale coelom, [2] die de peritoneale, pleurale en pericardiale holtes genereert tijdens de embryonale ontwikkeling van zoogdieren.

De peritoneale holte wordt bedekt door het peritoneum, het grootste sereuze membraan van het lichaam, met een oppervlak dat vergelijkbaar is met dat van de huid, bestaande uit het mesothelium, een epitheel van mesodermale oorsprong, een basaal membraan en een submesotheliaal bindweefsel.[ 3]

Het pariëtale peritoneum bekleedt het binnenoppervlak van de buikwand, terwijl het viscerale peritoneum integreert met de serosale lagen van intra-abdominale organen.

Een dubbele vouw van het peritoneum vormt het mesenterium, dat de spijsverteringsorganen van de buik verbindt met de buikwand en dient als kanaal voor bloedvaten, zenuwen en lymfevaten. Een klein volume peritoneale vloeistof uitgescheiden door mesotheliale cellen dient als smeermiddel in de peritoneale holte en voorkomt mechanische wrijving tussen buikorganen. Bij muizen werd het totale peritoneale vloeistofvolume in twee recente rapporten geschat op ongeveer 50-100 μl in de stabiele toestand [4,5] en er werd beweerd dat het verschilde tussen mannetjes en vrouwtjes (≈20 μL versus ≈100 μL) en, in de laatste, om te veranderen tijdens de oestrische cyclus. Drainage van de peritoneale vloeistof in het lymfestelsel maakt recirculatie van peritoneale vloeistof mogelijk [7] en wordt bereikt door openingen in het mesothelium, huidmondjes genaamd, die zich voornamelijk in het middenrif en omentum bevinden.

Het omentum is een visceraal vetweefsel dat zich ontwikkelt door overmatige groei van het mesenterium en een gespecialiseerd vasculair systeem en een georganiseerd lymfoïde weefsel herbergt, waarvan wordt beweerd dat het een belangrijke rol speelt bij de verdediging tegen peritoneale infectie. Peritoneale vloeistof die door het diafragma wordt afgevoerd, verzamelt zich in de subperitoneale lymfatische lacunes om de lymfevaten van het diafragma te bereiken, die afvoeren naar de mediastinale lymfeknopen, terwijl peritoneale vloeistof die door het omentum wordt afgevoerd zich verzamelt in de omentale lymfevaten, die zich op hun beurt verzamelen in de intestinale lymfatische stam die verbindt met het thoracale kanaal via de cisterna chyli. [3] Drainage van de peritoneale holte maakt controle van peritoneale homeostase en recirculatie van leukocyten mogelijk, maar verhoogt het risico op verspreiding van pathogenen en metastatische tumorcellen.

De peritoneale holte wordt blootgesteld aan twee belangrijke pathologieën, infectie en tumormetastase, die over het algemeen gepaard gaan met hoge mortaliteit, vanwege de gemakkelijke verspreiding van ziekteverwekkers of tumorcellen door intra-abdominale organen, en vanwege de anatomische kenmerken van de peritoneale holte die de ontwikkeling van efficiënte behandelingen tegen deze ziekten. Hoewel de peritoneale holte een besloten ruimte is, die niet gemakkelijk wordt blootgesteld aan binnendringende ziekteverwekkers zoals die welke de huid, de longen of de darmen binnendringen, kunnen peritoneale infecties optreden als gevolg van het verlies van de integriteit van de darmwand (veroorzaakt door zweren, wurging van hernia's blindedarmontsteking of tumorgroei), levercirrose, onbedoeld buikletsel, buikoperatie of peritoneale dialyse.

De peritoneale holte wordt ook blootgesteld aan verwondingen in het pariëtale of viscerale peritoneum veroorzaakt door trauma, infectie of abdominale chirurgie, wat kan leiden tot peritoneale verklevingen. Bijkomende pathologieën van de peritoneale holte zijn onder meer - peritoneale endometriose, waarbij ectopisch gevasculariseerd endometriumweefsel in het peritoneum wordt gevormd in verband met chronische ontsteking - peritoneale auto-immune serositis, chronische ontsteking van het peritoneum veroorzaakt door auto-immuunziekten, zoals de ziekte van Crohn en - postoperatieve peritoneale verklevingen.[3,9,10]

Immuunverdediging tegen peritoneale infectie en tumormetastase berust op een eerstelijns lokale afweer ondersteund door ingezeten peritoneale immuuncellen, aanwezig in de peritoneale holte in de stabiele toestand, met aangeboren immuniteitsgevoelige en reagerende eigenschappen. De tweede verdedigingslinie in de peritoneale holte wordt geleverd door functionele eenheden van lymfoïde weefsel, geassocieerd met vetweefsel in het omentum, mesenterium of gonadaal vet, vet-geassocieerde lymfoïde clusters (FALC's) genoemd, of melkachtige vlekken voor omentale FALC's .[8] FALC's hebben een structurele organisatie die vergelijkbaar is met die in secundaire lymfoïde organen, waaronder een op reticulaire cellen gebaseerd stroma, B- en T-celcompartimenten en gespecialiseerde bloed- en lymfevaten, waardoor migratie van leukocyten van en naar de peritoneale holte mogelijk is.

Residente peritoneale immuuncellen omvatten weefsel-residente peritoneale macrofagen, in het algemeen grote peritoneale macrofagen (LPM's) en B1-cellen genoemd. Recent experimenteel bewijs heeft onthuld dat LPM's, afgezien van hun primaire fagocytische functie, verschillende homeostatische, herstel- en immunologische afweerfuncties vervullen, die een voorheen onverwachte functionele plasticiteit weerspiegelen. Peritoneale B1-cellen worden beschouwd als aangeboren B-cellen, die constitutief natuurlijk IgM produceren en lokale immuunbescherming bieden tegen een grote verscheidenheid aan pathogenen.

Bovendien produceren B1-cellen actief IgM als reactie op virussen, bacteriën, schimmels en parasieten.[12] De eerste lijn van immuniteit in de peritoneale holte bij zoogdieren, die berust op fagocytische en antilichaam-gemedieerde verdedigingsmechanismen ondersteund door LPM's en B1-cellen, doet denken aan de primitieve verdedigingsmechanismen die worden ondersteund door verschillende populaties coelomocyten die aanwezig zijn in de coelomische holte van ongewervelde dieren. 13-15] Immuunverdedigingsstrategieën in coelomische holtes zijn daarom in hoge mate bewaard gebleven gedurende de evolutie van ongewervelde dieren tot hogere gewervelde dieren.

In deze review bespreken we recent bewijs dat onze kennis van de biologie van LPM's heeft verbreed door de mechanismen te beschrijven van residente embryonale LPM-vervanging door residente van beenmergmonocyten afgeleide LPM's (moLPM's), die resulteren in fenotypisch en functioneel LPM seksueel dimorfisme, en onthullen hoe LPM's, vrij in een vloeibare omgeving in de stabiele toestand, herstel- en immuunafweerfuncties uitvoeren, door trombusachtige structuren te vormen als reactie op peritoneale verwonding, en mesotheliumgebonden dynamische LPM-aggregaten na bacteriële infectie.

Bovendien ondersteunen recent experimenteel bewijs dat peritoneale tumoren het LPM-metabolisme kunnen ondermijnen, wat leidt tot de verwerving van tumorbevorderende functies die desalniettemin kunnen worden teruggedraaid door experimentele strategieën die door tumor geïnduceerde ondermijning van de LPM-functie blokkeren, wat de basis zou kunnen zijn voor de ontwikkeling van nieuwe immunotherapeutische benaderingen tegen peritoneale tumormetastase op basis van herprogrammering van macrofagen.

2. Grote peritoneale macrofaagidentiteit

LPM's zijn langlevende, in het weefsel verblijvende macrofagen die worden gevormd tijdens het embryonale leven, ontwikkelings- en functioneel beperkt tot de peritoneale holte, in tegenstelling tot andere peritoneale immuuncelpopulaties die worden gerekruteerd naar de peritoneale holte en recirculeren naar andere locaties in de stabiele toestand, en onder pathologische omstandigheden. Die omvatten, in de stabiele toestand, B1-cellen, die samen met LPM's de overgrote meerderheid vormen van cellen die worden geoogst door peritoneale lavage, en een laag percentage van monocyten afgeleide SPM's (voor kleine peritoneale macrofagen), B2-cellen, T-cellen, NK-cellen , aangeboren lymfoïde cellen en mestcellen.

Zoals uitgebreid besproken in dit overzicht, heeft onderzoek dat de afgelopen jaren is uitgevoerd, aangetoond dat LPM's niet alleen peritoneale homeostatische functies vervullen, maar ook betrokken zijn bij het herstel van weefselschade veroorzaakt door ontsteking en infectie, en verdediging tegen microbiële infectie. Bovendien dragen LPM's bij aan de meeste peritoneale pathologieën, met name aan peritoneale tumormetastasen, maar ook aan peritoneale endometriose, auto-immune serositis en postoperatieve verklevingen.

Residente embryonale LPM's zijn CD11b plus F4 / 80hi MHC-II-cellen die een reeks markers tot expressie brengen die kenmerkend zijn voor weefsel-residente macrofagen, zoals CD14, CD64 en MerTK. [16,17]

Bovendien lijken weefsel-residente macrofagen die zich in de sereuze holtes van het lichaam bevinden, die LPM's en weefsel-residente macrofagen in de pleurale en pericardiale holtes omvatten, de expressie van de transcriptiefactor GATA6, de scavenger-receptor Tim4 en de M te delen. -CSF-receptor CFSR1. [11,18] Bovendien worden residente embryonale LPM's gekenmerkt door de expressie van verschillende celoppervlakreceptoren die de homeostatische, reparatie-, regulerende en verdedigingsfuncties van LPM weerspiegelen, waaronder moleculen die betrokken zijn bij LPM-adhesie en -lokalisatie, zoals ICAM -2 (CD102), CD11b, CD49f, CD73 en CD62P,[19] herkenning en verwijdering van dode cellen, zoals CD36, CD93, CD163, Tim4, MerTK, MARCO en MSR1,[4,16,20 -22] de negatieve regulatie van macrofaagactivering, waardoor niet-inflammatoire klaring van apoptotische cellen wordt verzekerd, zoals V-set immunoglobuline-domein met 4 (VSIG4), [23] pathogeenbinding, zoals CD14, CD36 en SIGN-R1 (CD209b )[11,24] en respons op pathogenen, zoals TLR4 en TLR7.[25,26] De meest representatieve celoppervlakmoleculen die tot expressie worden gebracht door embryonale LPM's zijn samengevat in figuur 1.

LPM's behoren tot de familie van weefsel-residente macrofagen, die de expressie delen van aan de kernlijn gerelateerde genen die tijdens het embryonale leven zijn bepaald, maar weefselspecifieke transcriptionele en functionele kenmerken verwerven die zijn vastgesteld na blootstelling aan weefselspecifieke micro-omgevingssignalen, door de expressie van weefsel -specifieke transcriptiefactoren. [16,27] In dit opzicht is de transcriptiefactor GATA6 essentieel voor LPM-specifieke genexpressie, proliferatie en overleving van LPM's. [19,28,29] Bijgevolg homeostatische, reparatie- en verdedigings-LPM functies werden gecompromitteerd bij muizen met een tekort aan GATA6 in myeloïde cellen. [5,19,30] GATA6-expressie wordt behouden op een niet-cel-autonome manier [27,31] en er werd voorgesteld, op basis van in vitro experimenten, om te worden geactiveerd door de vitamine A-metaboliet retinoïnezuur, via retinoïnezuur-nucleaire receptoren.

GATA6-expressie zou dus worden gemoduleerd door de lokale beschikbaarheid van retinoïnezuur, wat het concept ondersteunt dat het GATA{1}}transcriptieprogramma van LPM's omkeerbaar is,[17] wat de basis zou vormen voor de functionele plasticiteit van LPM's, waardoor LPM's om indien nodig over te schakelen van homeostatische naar herstel- of immuunafweerfuncties.

In dit opzicht zorgden LPM's die werden overgebracht naar de alveolaire ruimte voor een downregulering van GATA6 en verwierven ze een alveolair macrofaag-transcriptieprofiel. Er werd beweerd dat retinoïnezuur dat GATA6 activeert in LPM's wordt geproduceerd door omentale en peritoneale stromale cellen. In overeenstemming met deze waarnemingen, werd beweerd dat expressie door mesotheliale en fibroblastische stromacellen van de Wilms' tumor 1 (WT1) transcriptiefactor, die de expressie aanstuurt van twee snelheidsbeperkende enzymen die het retinolmetabolisme regelen, RALDH1 en RALDH2,[32] controle van GATA6-expressie in LPM's en in GATA6 plus residente macrofagen in de pleurale en pericardiale holtes, aangezien uitputting van WT1 plus cellen resulteerde in een sterke vermindering van deze subsets van macrofagen, parallel met een gelijktijdige vermindering van Raldh1- en Raldh2-transcripten, [18] verdere ondersteuning van de rol van retinoïnezuur bij het in stand houden van GATA6-expressie, wat niettemin nog formeel moet worden aangetoond.

Het feit dat bij muizen met GATA6-deficiëntie CD11b plus macrofagen zich ophoopten in de melkachtige plekken van de omentum, terwijl LPM's in de peritoneale holte waren verminderd,[19] ondersteunt de hypothese dat retinoïdezuur dat wordt uitgescheiden door stromacellen in de omentum de GATA in stand houdt. {3}}gestuurd transcriptioneel programma in LPM's, en zou impliceren dat LPM's voortdurend door het omentum recirculeren, maar dit moet nog formeel worden aangetoond.

Retinoïnezuur is een ligand van retinoïde X-receptoren (RXR's), die lid zijn van de nucleaire receptorsuperfamilie van ligand-afhankelijke transcriptiefactoren, die het lipide- en glucosemetabolisme regelen en een sleutelrol spelen bij ontstekings- en auto-immuunziekten. Interessant is dat muizen met een tekort aan RXR's 𝛼 en 𝛽 een ernstig defect vertoonden in neonatale LPM-expansie en verminderde overleving van volwassen LPM's als gevolg van ophoping van lipiden resulterend in apoptose, waaruit bleek dat RXR's bijdragen aan de expansie en instandhouding van LPM. [34] ATAC-seq-analyses onthulden dat de Gata6-locus verminderde chromatine-toegankelijkheid vertoonde in RXR-deficiënte LPM's, wat correleerde met een lagere Gata6-genexpressie, wat ondersteunt dat RXR's het GATA{7}}afhankelijke LPM-transcriptieprogramma reguleren.

Macrofaag-koloniestimulerende factor (M-CSF of CFS1) regelt betrokkenheid bij de macrofaaglijn, en daarom is LPM-differentiatie afhankelijk van CVS1, zoals aangetoond bij osteopetrose (Csf1 op/op) muizen die een mutatie in het Cfs1-gen herbergen, leidend tot een gebrekkige LPM-ontwikkeling. Bovendien werd op basis van in vitro assays gerapporteerd dat mesotheliale cellen CSF1 afscheiden dat LPM-proliferatie in mesotheliale cel-LPM co-culturen ondersteunde; transwell-assays onthulden dat de proliferatie van LPM aanzienlijk werd verminderd wanneer mesotheliale-LPM-interacties werden voorkomen, wat suggereert dat cel-tot-celcontact bijdroeg aan de proliferatie van LPM. Het concept dat mesotheel-afgeleide CSF1 nodig is voor LPM-onderhoud wordt verder ondersteund door een recent rapport dat aantoont dat LPM's sterk verminderd waren bij muizen waarin WT1 plus cellen een tekort hadden aan CVS1.[37] Of mesotheliale cel-afgeleide CSF1 bijdraagt ​​aan steady-state LPM zelfvernieuwing en/of aan LPM-proliferatie tijdens ontsteking moet nog worden onderzocht.

3. Oorsprong en vervanging van grote peritoneale macrofagen in homeostase

LPM's differentiëren tijdens het embryonale leven en handhaven zichzelf door in situ zelfvernieuwing tijdens het volwassen leven. In de stabiele toestand worden embryonale LPM's geleidelijk, maar gedeeltelijk, vervangen vanaf de late stadia van embryonale ontwikkeling door residente beenmerg-moLPM's die een residente embryonale LPM-identiteit verwerven, maar enkele transcriptionele en functionele kenmerken behouden die verband houden met hun oorsprong. De oorsprong van embryonale LPM's blijft controversieel, aangezien werd gemeld dat ze ofwel afkomstig waren van een dubbele bijdrage van dooierzakmacrofagen en foetale levermonocyten, [40] of uitsluitend van foetale levermonocyten. [41] Een geïntegreerd model van de oorsprong en vervanging van LPM's wordt weergegeven in figuur 2.

De vervanging van embryonale voor uit beenmergmonocyten afgeleide weefsel-residente macrofagen, in de steady state, is beschreven voor alle weefsel-residente macrofaagpopulaties, behalve microglia, Langerhans-cellen en Kupffer-cellen, zoals gerapporteerd door het laboratorium van Dr. F. Ginhoux. , met behulp van modellen voor het in kaart brengen van het lot op basis van de expressie van het Ms4a3-gen, specifiek tot expressie gebracht door granulocyt-monocyt-voorlopers. De mate van vervanging door van beenmergmonocyten afgeleide macrofagen lijkt in wezen te worden bepaald door nichetoegang en beschikbaarheid. Geen van de weefsel-residente macrofaagpopulaties vertoont een totale vervanging door van beenmergmonocyten afgeleide macrofagen, wat suggereert dat in elk orgaan een evenwicht wordt bereikt tussen rekrutering van beenmergmonocyten en proliferatie en overleving van embryonale en van beenmergmonocyten afgeleide residente macrofagen. [42]

Daarom wordt de residente LPM-pool tijdens het volwassen leven in een stabiele toestand gehouden door een combinatie van zelfvernieuwing van residente embryonale LPM's en differentiatie en zelfvernieuwing van residente moLPMs. Bijgevolg verwijst de term LPM's in dit manuscript, tenzij anders aangegeven, naar de volwassen LPM-populatie die, in de stabiele toestand, residente embryonale LPM's en residente moLPM's omvat. Interessant is dat na geslachtsrijpheid de snelheid van embryonale LPM-vervanging hoger is bij mannen, van wie de LPM's een hogere proliferatieve activiteit vertonen, zoals aangetoond door analyses van het in kaart brengen van het genetische lot van de laboratoria van Dr. F. Ginhoux en Dr. S. Jenkins, die niettemin rapporteerden verschillen in de vervangingspercentages. [39,42] Ginhoux en collega's [42] vonden een hoger percentage residente moLPM's bij mannen op een leeftijd van 8 weken en 20 weken (≈25 procent versus 10 procent en ≈50 procent versus 25 procent , respectievelijk).

Daarentegen meldden Jenkins en collega's [39] dat ≈30 procent van de inwonende moLPM's na 4 weken zowel bij mannen als bij vrouwen werd gedetecteerd, terwijl mannen na 16 weken een groter deel van de inwonende moLPM's hadden (≈60 procent versus 30 procent). Seksueel dimorfe vervanging door residente moLPM's zou worden gecontroleerd door veranderingen in de peritoneale micro-omgeving die optreden bij seksuele rijping, onafhankelijk van oestrogeenspiegels en peritoneale adipositas, wat leidt tot divergentie in de heterogeniteit van de LPM-populatie. Sekse-geassocieerde divergentie in de heterogeniteit binnen de LPM-populatie, evenals sekseverschillen in de peritoneale micro-omgeving, bepalen significante transcriptionele en functionele verschillen tussen de LPM-populatie bij mannelijke en vrouwelijke muizen, hoewel RNA-seq-analyses op eencellig niveau onthulden equivalente clusteridentiteiten in mannelijke en vrouwelijke LPM's.

RNA-seq analyses, at the population level, of 10- to 12-week-old male and female mice LPMs indicated that 486 mRNA transcripts were differentially expressed (>1.5-fold) tussen vrouwelijke en mannelijke LPM's. De 148 mRNA-transcripten die sterker tot expressie kwamen in vrouwelijke LPM's, op populatieniveau, omvatten genen die zijn geassocieerd met opname en transport van lipiden, zoals Apoe, Apoc1, Saa2 en Saa3, evenals genen die zijn geassocieerd met immuunafweer. De laatste omvatten Timd4, Cxcl13, Tgfb2, de complementcomponentgenen C1qa, C3 en C4b, en de C-type lectinereceptorgenen Cd209a, Cd209b en Clec4g. [39] Daarentegen werden bij mannen de genen die sterker tot expressie worden gebracht door LPM's geassocieerd met proliferatie en celcyclusgerelateerde processen, zoals Cdk1, E2f2 en Mki67.

Interessant is dat vrouwelijke muizen beter bestand waren tegen acute peritonitis veroorzaakt door groep B-streptokokken [44] of door Streptococcus pneumoniae-infectie. [39] Aangezien CD209 (SIGN-R1) van cruciaal belang is om te overleven na infectie door S. pneumoniae- infectie door efficiënte bacteriële fagocytose en klaring te bevorderen, wordt beweerd dat de geslachtsafhankelijke resistentie tegen bacteriële peritonitis te wijten is aan de hogere expressie door vrouwelijke LPM's. van CD209 en bovendien van complementcomponenten en de B1-cel recruterende chemokine CXCL13.[39] In dit opzicht zou de hogere weerstand van vrouwen en baby's tegen door bloed overgedragen infecties verband houden met een verhoogde CXCL{12}}afhankelijke productie door B1-cellen van natuurlijke antilichamen.

4. Grote peritoneale macrofaagvervanging geïnduceerd door ontsteking

Ontstekingsreacties in de peritoneale holte geïnduceerd door steriele ontstekingsstimuli,[5,39,42,45,46] abdominale chirurgie[39] of bacteriële infectie[47] veroorzaakten naar verluidt LPM-celdood, wat leidde tot een vermindering van het aantal residente LPM's (inclusief residente embryonale LPM's en residente moLPM's), waarvan de omvang correleert met de ernst van de ontsteking.[42,46] Herstel van de oorspronkelijke LPM-pool vindt plaats door proliferatie van de resterende residente LPM's[45] en vervanging door LPM's die zijn afgeleid van inflammatoire monocyten (hierna ii-moLPM's voor door ontsteking geïnduceerde moLPM's) zoals aangetoond met behulp van verschillende experimentele strategieën, gebaseerd op modellen voor het in kaart brengen van het lot, [42] weefselbeschermde chimere beenmergmuizen en adoptieve overdrachtsexperimenten. [39,46]

Met behulp van een experimenteel model gebaseerd op de inductie van milde ontsteking, veroorzaakt door een lage dosis zymosan (10 µg per muis), of ernstige ontsteking veroorzaakt door een hoge dosis zymosan (1000 µg per muis), en adoptieve overdrachtsexperimenten om ii-moLPM's te volgen en beoordelen hoe de inflammatoire omgeving hun differentiatie regelt, stelden Jenkins en collega's voor dat de mate van vervanging van residente LPM's door ii-moLPM's, en de mate waarin deze later de identiteit en functie van residente LPM's verwerven, wordt bepaald door de ernst van de inflammatoire proces en de omvang van LPM-dood [46] (Figuur 2).

ii-moLPM's gevormd na milde ontsteking bestonden langdurig naast de resterende residente LPM's, maar competitie met residente LPM's en veranderingen in de peritoneale omgeving hielden ze in een afwijkende staat van activering en blokkeerden de verwerving van een resident LPM-fenotype. Daarentegen kan ernstige ontsteking leiden tot de totale ablatie van residente LPM's, die uiteindelijk worden vervangen door ii-moLPM's, die een residente LPM-identiteit hebben gekregen maar transcriptioneel en functioneel afwijkende kenmerken behouden, bepaald door hun oorsprong, peritoneale ontsteking en tijd van -residentie.[46] Er werd voorgesteld dat het fenotype van ii-moLPM's intrinsieke markers omvat die worden bepaald door hun oorsprong, zoals CD62L en Semaphorin 4a, markers waarvan de expressie wordt gecontroleerd door competitie met residente LPM's maar die in de loop van de tijd opnieuw worden geprogrammeerd, zoals GATA6, MHCII en CCR5, en markeringen gerelateerd aan verblijftijd, onafhankelijk van concurrentie met ingezeten LPM's, zoals Tim4, CD209b en VSIG4. Een aanzienlijk deel van de genen die differentieel tot expressie worden gebracht door residente LPM's en ii-moLPM's, lijkt te worden gecontroleerd door verschillen in retinoïnezuursignalering, hetzij rechtstreeks, hetzij op een 6-GATA-afhankelijke manier.[46]

ii-moLPM's vertonen een hogere proliferatieve activiteit dan residente LPM's, [38,46] waarvan werd gesuggereerd dat het correleerde met verschillen in het verbeterde vermogen van de eerste om te prolifereren als reactie op CSF1 geproduceerd door mesotheliale cellen. Bovendien vertoonden ii-moLPM's een lager vermogen om bacteriën te fagocyteren en stervende cellen op te nemen, en konden ze geen CXCL13 produceren. Terwijl het aantal peritoneale B1-cellen toeneemt met de leeftijd in homeostase, leidde peritoneale ontsteking tot een gebrekkige accumulatie van B1-cellen [46] aangezien, zoals hierboven vermeld, de productie van CXCL13 door LPM's B1-cel-homing naar de peritoneale holte regelt. Daarom heeft het feit dat ontwikkelings- en functionele heterogeniteit van de LPM-populatie afhangt van geslacht en leeftijd belangrijke implicaties bij het aanpakken van de rol van LPM's bij herstel, verdediging en implicatie bij peritoneale tumormetastase, waarmee in toekomstige studies rekening moet worden gehouden.

Het is belangrijk op te merken dat monocyten die naar de peritoneale holte worden gerekruteerd tijdens ontstekingsreacties, gerelateerd aan niet-infectieuze peritoneale schade, infectie of metastatische tumorgroei, mogelijk kunnen differentiëren tot van monocyten afgeleide cellen die specifieke herstel-, verdedigings- of tumorbevorderende functies vervullen. maar krijgen mogelijk geen fenotypische of functionele LPM-kenmerken en mogen daarom niet als ii-moLPM's worden beschouwd. Het definiëren van de identiteit van cellen die zijn gedifferentieerd van monocyten die zijn gerekruteerd naar het ontstoken peritoneum, kan echter controversieel zijn, aangezien in de meeste rapporten de functionele relevantie van van peritoneale monocyten afgeleide cellen, de tijd van persistentie en / of verwerving van LPM-kenmerken door deze van monocyten afgeleide cellen werden niet behandeld en, omgekeerd, in rapporten over residente LPM-vervanging tijdens ontsteking, werd de functie van ii-moLPM's niet diepgaand onderzocht.

In overeenstemming met de hypothese dat concurrentie om een ​​bepaalde fysieke niche, bepaald door cellulaire en moleculaire micro-omgevingsfactoren, de bijdrage van monocyten aan weefsel-residente macrofagen bepaalt, werd het bestaan ​​van een biochemische niche voor peritoneale residente macrofagen voorgesteld. ] Dienovereenkomstig zou concurrentie om signalen en cel-tot-cel-interacties die de overleving, proliferatie en functie van LPM's beheersen, de balans tussen residente LPM's en ii-moLPM's beheersen, evenals de verwerving van volwassen residente LPM-identiteit door iimoLPM's.

5. Rol van grote peritoneale macrofagen in peritoneale homeostase

LPM's vervullen een essentiële rol bij de klaring van apoptotische cellen in stabiele toestand, een kenmerk van weefselresidente macrofagen die cruciaal zijn voor het behoud van zelftolerantie, [49] door de expressie van specifieke scavenger-receptoren, waaronder CD36, CD93, CD163 Tim4 , en MerTK. [16,20-22] Interessant genoeg werd voorgesteld dat efficiënte internalisatie van apoptotische cellen door LPM's berust op initiële binding aan Tim4 van fosfatidylserine blootgesteld door apoptotische cellen, gevolgd door door MerTK gemedieerde verzwelging. LPM's worden geprogrammeerd door de peritoneale micro-omgeving om apoptotische cellen efficiënt op te ruimen, ontstekingen te vermijden die worden aangedreven door TLR-gemedieerde door zelfafgeleide nucleïnezuurherkenning, terwijl het vermogen om op infectie te reageren behouden blijft.

Van de transcriptiefactoren Kruppel-achtige factoren 2 en 4 werd beweerd dat ze LPM-programmering aansturen voor immunologisch stille klaring van apoptotische cellen, door de expressie te regelen van apoptotische celherkenningsreceptorgenen, zoals Timd4, Marco en Olr1, en genen die als negatieve regulatoren werken van TLR-signalering, zoals Hes1, Socs3, Pdlim2, Ptpn6 en Tnfaip3, wat resulteert in een verhoogde activeringsdrempel. In overeenstemming met deze waarnemingen brengen LPM's VSIG4 tot expressie, een B7-familie-gerelateerde receptor, waarvan is gemeld dat deze de activering van macrofagen downreguleert, via PDK{14}}gemedieerde herprogrammering van mitochondriale pyruvaatoxidatie en ROS-productie.[23]

LPM's spelen een cruciale rol bij het handhaven van peritoneale B1-celhomeostase. Inderdaad, peritoneale B1-cellen, die constitutief natuurlijk IgM produceren en een lokale eerste verdedigingslinie bieden tegen een grote verscheidenheid aan pathogenen, [12] zijn afhankelijk van de chemokine CXCL13, geproduceerd door LPM's en stromale cellen, voor hun rekrutering uit de bloedsomloop en homing. naar de peritoneale holte; CXCL13 is ook vereist voor B1-celhoming naar het omentum. Bovendien scheiden peritoneale B1-cellen na steady-state migratie naar de intestinale lamina propria natuurlijke IgA-antilichamen af ​​​​om te zorgen voor immuuncontrole van de intestinale microbiota. [12] Interessant is dat de omschakeling van IgA-klasse in peritoneale B1-cellen, en bijgevolg de door B1-cellen gemedieerde intestinale IgA-secretie, wordt gecontroleerd door retinoïnezuur/GATA6-afhankelijke TGF-𝛽-productie door LPM's.[19] In overeenstemming met deze waarneming hebben retinoïnezuur en TGF-𝛽 een synergetisch effect op de IgA-klasse-omschakeling in peritoneale B1-cellen in vitro.[50]

Een extra functie van LPM's gekoppeld aan peritoneale homeostase is bewaking voor de detectie van steriele peritoneale schade die, tenzij snel hersteld, zou kunnen leiden tot de vorming van peritoneale adhesies, die kunnen uitmonden in ernstige peritoneale aandoeningen, waaronder darmocclusie en onvruchtbaarheid bij vrouwen. 10] Surveillance voor de detectie van peritoneale schade of infectie wordt hoofdzakelijk vervuld door LPM's en vereist actieve patrouilles van het peritoneale oppervlak. In dit verband werd in een recent rapport, waarin beeldvorming van de peritoneale holte, door de intacte buikwand, werd uitgevoerd door middel van intravitale microscopie, aangetoond dat LPM's passief bewegen op een ademhalingsafhankelijke en willekeurige manier in de stabiele toestand, met snelheden tot 800 μm s−1. [4] De rol van LPM's bij het herstel van peritoneaal weefsel en de vorming van adhesie wordt besproken in de volgende paragraaf.

6. De rol van grote peritoneale macrofagen bij het herstel van peritoneaal letsel

Beschadiging van het abdominale of viscerale peritoneum kan worden veroorzaakt door steriel letsel als gevolg van accidenteel trauma of abdominale chirurgie of kan het gevolg zijn van peritoneale pathologieën, zoals infectie, lever- of darmziekten, of metastatische tumorgroei. Recente onderzoeken, die hieronder worden besproken, hebben licht geworpen op de mechanismen die betrokken zijn bij het herstel van peritoneale steriele verwondingen, en op de rol van LPM's in dit proces.[10] Hoe het door peritoneale infectie of tumormetastase beschadigde peritoneum vervolgens wordt hersteld, moet daarentegen nog grondig worden onderzocht.

Detectie van schade in de peritoneale voering wordt bereikt door de herkenning van met gevaar geassocieerde moleculaire patronen (DAMP's), die vrijkomen door beschadigde cellen, waaronder mesotheliale cellen, cellen in het submesotheliale bindweefsel en mogelijk cellen die de onderliggende weefsels vormen. DAMP's omvatten constitutief tot expressie gebrachte DAMP's, zoals nucleair en mitochondriaal DNA, nucleaire en mitochondriale eiwitten (HMGB1, histonen, cytochroom c), ATP, K plus ionen of S100 calciumbindende eiwitten, induceerbare DAMP's, zoals hitteschokeiwitten, defensinen , galectines en IL-1𝛼, en extracellulaire DAMP's, zoals hyaluronan of heparansulfaat.[51] DAMP-geactiveerde mesotheliale cellen veroorzaken peritoneale ontsteking door de afgifte van pro-inflammatoire cytokines en chemokines, die de rekrutering van leukocyten naar de beschadigde gebieden bevorderen en activering aanvullen, wat resulteert in extra ontsteking. Deze ontstekingsreactie veroorzaakt weefselfactorafhankelijke fibrinepolymerisatie als gevolg van een onbalans tussen fibrinogenese en fibrinolyse, wat leidt tot de vorming van een fibrinematrix, die dient als steiger voor wondherstel.

Dit laatste omvat de rekrutering naar het submesotheliale compartiment van leukocyten die een herstelfunctie vervullen, waaronder LPM's, neutrofielen, monocyten en van monocyten afgeleide macrofagen, rekrutering van mesenchymale voorlopers, afzetting van extracellulaire matrix, ingroei van zenuwen en bloedvaten, en re-epithelisatie van het beschadigde peritoneum.[10] Aanhoudende peritoneale ontsteking kan leiden tot overmatige fibrine-afzetting en uiteindelijk tot de vorming van vezelige bruggen tussen tegenoverliggende peritoneale oppervlakken, die zenuwen en bloedvaten bevatten, abdominale verklevingen genoemd. Verklevingen zijn voornamelijk het gevolg van buikoperaties, maar kunnen ook worden veroorzaakt door infectie, endometriose, radiotherapie of peritoneale dialyse, en gaan gepaard met aanzienlijke morbiditeit die levensbedreigende complicaties met zich mee kan brengen.[52]

De analyse door elektronenmicroscopie van peritoneale genezing na experimenteel chirurgisch letsel, waaruit bleek dat macrofagen zich 24 uur nadat het letsel was veroorzaakt aan het beschadigde weefsel hechtten en vervolgens in de wond migreerden, [53] leverde het eerste bewijs van de mogelijke rol van macrofagen in peritoneaal weefsel. blessure herstel. Deze hypothese werd verder ondersteund door intravitale microscopie-onderzoeken van het laboratorium van Dr. P. Kubes, die aantoonden dat, na lasergeïnduceerde verwonding van het leverkapsel, F4/80high GATA6 plus LPM's werden gerekruteerd naar de beschadigde gebieden en over het mesothelium migreerden naar de leverbeschadigingen, binnen 1 uur na lasergeïnduceerd letsel.[30]

LPM's detecteerden beschadigd weefsel door de herkenning van ATP dat vrijkomt door levernecrosecellen via de DAMP-receptor PX27 en infiltreerden het leverparenchym via CD44- die binding aan hyaluronan in de beschadigde gebieden tot stand bracht. Interessant is dat rekrutering naar het beschadigde weefsel LPM-proliferatie en opwaartse regulatie van moleculen veroorzaakte die geassocieerd zijn met een alternatief geactiveerd / hersteld fenotype, zoals CD206, CD273 en arginase 1. Dienovereenkomstig droegen gerekruteerde LPM's actief bij aan het verwijderen van necrotische cellen, waarvan werd beweerd dat het van cruciaal belang was. voor revascularisatie en weefselherstel, zoals ondersteund door experimenten die aantonen dat de genezing van gewonde gebieden vertraagd was in door clodronaat beladen liposoom-gemedieerde LPM-verarmde of GATA{8}}deficiënte muizen.[30]

Vergelijkbare ATP-geïnduceerde rekrutering en CD{1}}afhankelijke migratie naar het beschadigde gebied van F4/80 hoge GATA6 plus LPM's werden beschreven in een model van intestinaal thermisch letsel.[54] Clodronateloaded liposoom-gemedieerde LPM-depletie-experimenten ondersteunden ook het concept dat LPM's bijdroegen aan beschadigd darmherstel in deze experimentele setting. Echter, of, zoals beschreven in dit rapport, LPM's worden aangeworven naar de intestinale serosa na beschadiging van het darmepitheel, zou verder onderzoek vereisen, aangezien het mogelijk blijft dat dit fenomeen artefactueel was als in deze experimenten de schade niet alleen beperkt was tot het intestinale luminale oppervlak, maar beïnvloedde de intestinale mucosa en submucosa, rekening houdend met de experimentele strategie die werd gebruikt om dit probleem in deze studie aan te pakken.

Aan de andere kant, met betrekking tot de experimenten van LPM-depletie door behandeling met met clodronaat beladen liposomen, uitgevoerd om de rol van LPM's bij herstel van lever- of darmserosaal aan te pakken, [30,54] of de vertraagde wondgenezing waargenomen bij met clodronaat behandelde muizen ten minste gedeeltelijk te wijten was aan de depletie van van peritoneale monocyten afgeleide macrofagen en weefsel-residente macrofaagpopulaties aanwezig in het omentum, peritoneale membraan of levercapsule, kan niet worden uitgesloten. Het is inderdaad aangetoond dat monocyten worden gerekruteerd in peritoneale beschadigde gebieden, waar ze differentiëren tot van monocyten afgeleide macrofagen die weefselherstel kunnen bevorderen.

In overeenstemming met deze waarnemingen, is het concept dat LPM's zich hechten aan beschadigd mesothelium, migreren naar serosale verwondingen en een kritieke herstelfunctie vervullen, uitgedaagd door een recent rapport waarin het in kaart brengen van het genetische lot het mogelijk maakte om residente LPM's te traceren na leversteriel letsel. .[56] Deze onderzoeken onthulden dat GATA6 plus residente LPM's zich ophoopten op het beschadigde oppervlak van de lever, maar minimaal het necrotische leverparenchym binnendrongen. Bovendien, door gebruik te maken van de difterietoxine-afhankelijke G6Mø-CreER; R26-tdTomato/iDTR muizenlijn, die de genetische ablatie van de meeste GATA6 plus residente LPM's mogelijk maakte, concludeerden de auteurs dat de afwezigheid van GATA6 plus residente LPM's geen significante invloed had op de genezing van leverwonden, en dus dat GATA6 plus residente LPM's LPM's waren niet kritisch voor de regeneratie van beschadigd sereus weefsel. Daarom moet aanvullend onderzoek worden uitgevoerd om vast te stellen of, en uiteindelijk hoe, LPM's bijdragen aan peritoneale genezing.

Interessant is dat een recent rapport van het laboratorium van Dr. P. Kubes, gebaseerd op de beeldvorming van de peritoneale holte na lasergeïnduceerde focale thermische peritoneale verwonding, door intravitale microscopie door de intacte buikwand, een directe rol van LPM's bij serosaal herstel ondersteunt. [4] Inwonende GATA6 plus LPM's waren inderdaad de eerste cellen die werden gerekruteerd voor mesotheliale verwondingen, een proces waarvoor peritoneale vloeistofafschuifstroom nodig was. Gerekruteerde LPM's bevestigden zich aan het beschadigde peritoneum en bedekten de laesies volledig 15 minuten nadat het letsel was veroorzaakt, waardoor trombusachtige structuren werden gevormd, in een proces dat de aggregatie van bloedplaatjes weerspiegelde als reactie op bloedvatletsel. LPM-aggregatie was niet afhankelijk van canonieke adhesiemoleculen of fibrinepolymerisatie, maar van scavenger-receptoren die cysteïne-rijke (SRCR)-domeinen van scavenger-receptor bevatten, zoals MARCO of MSR1, die binden aan een groot aantal polyanionische liganden en die tijdens de evolutie sterk geconserveerd zijn van ongewervelde dieren. Inderdaad, bij stekelhuidigen, zoals de zee-egel, leidde verwonding in de coelomische holte tot de aggregatie van coelomocyten, die SRCR-bevattende homologen tot expressie brachten, die de beschadigde gebieden verzegelden. [57,58] LPM's zouden bijdragen aan het herstel van focale peritoneale laesies, door een fysieke afdichting van peritoneale verwondingen te bereiken, aangezien blokkade van de aggregatie van macrofagen leidde tot een vertraagde genezing van gewond pariëtaal peritoneum.[4]

Met behulp van een experimenteel model van peritoneale adhesievorming geïnduceerd door chirurgisch steriel letsel, waarbij een peritoneale knop werd gevormd door een deel van de peritoneale wand te hechten, werd daarentegen aangetoond dat grote aantallen LPM's binnen 3 uur na de operatie naar de knoppen werden gerekruteerd. .[4] In deze iatrogene setting vormden macrofagen uitgebreide aggregaten die de afzetting van fibrine en de groei van littekenweefsel bevorderden, wat leidde tot de vorming van peritoneale verklevingen binnen 7 dagen na de operatie.

Interessant is dat het aantal en de ontwikkeling van peritoneale adhesies aanzienlijk waren verminderd bij muizen waarbij LPM's 24 uur vóór de operatie waren uitgeput, wat ondersteunt dat LPM's bijdroegen aan de vorming van peritoneale adhesie. Interessant is dat door een vergelijkbaar model van experimentele adhesievorming te gebruiken, werd aangetoond dat LPM's een celbarrière vormen over de fibrinestolsels gevormd in beschadigde mesotheliale gebieden, een proces dat leidt tot adhesievorming als de macrofaagbarrière onvoldoende was om het fibrinestolsel te bedekken, maar dat verhinderde adhesievorming als de macrofaagbarrière de fibrinestolsels volledig afschermde. IL-4-gemedieerde versterking van de macrofaagbarrière voorkwam inderdaad adhesievorming en zou de basis kunnen zijn voor de ontwikkeling van innovatieve behandelingen om postoperatieve adhesies te voorkomen. Daarom, hoewel initiële rekrutering en aggregatie van macrofagen, samen met fibrine-afzetting, vereist lijkt te zijn voor een correct serosaal herstel, kan het ook pathogene littekens veroorzaken die leiden tot adhesievorming, een situatie die in verband is gebracht met een lage mesotheliale fibrinolytische activiteit. ]

Concluderend wordt de rol van LPM's bij steriel herstel van peritoneale schade in grote mate bepaald door de ernst van het letsel. LPM's bevorderen adhesievorming na groot peritoneaal letsel, maar vervullen een essentiële functie van snel herstel van focaal mesotheliaal letsel, wat doet denken aan primitieve herstelmechanismen die tijdens de evolutie zijn behouden (figuur 3). Aan de andere kant is het potentieel van LPM's om diep beschadigd submesotheliaal weefsel binnen te dringen en samen met van monocyten afgeleide macrofagen en neutrofielen bij te dragen aan het herstel ervan, nog steeds controversieel en moet daarom verder worden onderzocht. In dit opzicht moet nog worden onderzocht of LPM's, zoals beschreven voor andere macrofaagpopulaties, diepgaande genezingsmediatoren produceren, zoals van bloedplaatjes afgeleide groeifactor, insulineachtige groeifactor 1, TGF-𝛽1 of VEGF-𝛼, [60]. .

For more information:1950477648nn@gmail.com