單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)MPS和造血干細(xì)胞HSC

單核細(xì)胞(monocyte)和巨噬細(xì)胞(macrophage)系統(tǒng)是由單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞及其前體細(xì)胞組成的系統(tǒng)。它們具有很強(qiáng)的吞噬能力，且細(xì)胞核不分葉，故命名為單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)（mononuclear phagocyte system,MPS）。MPS細(xì)胞起源于骨髓，其分化與更新受細(xì)胞因子復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控。在某些細(xì)胞因子，如多集落刺激因子（multi-colony stimulating factor,multi-CSF）、巨噬細(xì)胞集落刺激因子（macrophage-CSF,GM-CSF）等的刺激下，骨髓中的髓樣干細(xì)胞經(jīng)原單核細(xì)胞（monoblast）、前單核細(xì)胞（pre-monocyte）分化發(fā)育為單核細(xì)胞并進(jìn)入血流。隨著研究方法和手段的不斷更新，巨噬細(xì)胞質(zhì)控造血（2022年Science），巨噬細(xì)胞通過胞啃作用介導(dǎo)膜物質(zhì)轉(zhuǎn)移到造血干細(xì)胞HSC（2024年science），巨噬細(xì)胞-HSC 相互作用并定義造血克隆性（2024年Science）。這三篇science文獻(xiàn)，讓造血干細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的關(guān)系研究更進(jìn)一層（詳情可見靶點科技網(wǎng)站）。

外周血單核細(xì)胞占白細(xì)胞總數(shù)1%～3%，它在血流中僅存留幾小時至數(shù)十小時，然后粘附到毛細(xì)血管內(nèi)皮，穿過內(nèi)皮細(xì)胞接合處，移行至全身各組織并發(fā)育成熟為巨噬細(xì)胞。組織損傷和炎癥可加速單核細(xì)胞向組織移行。巨噬細(xì)胞在組織中壽命可達(dá)數(shù)月至數(shù)年。在不同組織中存留的巨噬細(xì)胞由于局部微環(huán)境的差異，其形態(tài)及生物學(xué)特征均有所不同，名稱也各異，巨噬細(xì)胞根據(jù)其所處部位，可以將巨噬細(xì)胞分為小膠質(zhì)細(xì)胞、肝臟Kupffer細(xì)胞、肺泡巨噬細(xì)胞、腎臟系膜細(xì)胞、破骨細(xì)胞、脾臟紅髓巨噬細(xì)胞、脂肪組織相關(guān)巨噬細(xì)胞等。它們除了執(zhí)行吞噬和免疫防疫功能外，也參與組織重塑和維持組織穩(wěn)態(tài)。此外，它們可能在不同的組織中執(zhí)行特定的功能，例如小膠質(zhì)細(xì)胞在腦組織中發(fā)揮免疫監(jiān)視，清除死亡神經(jīng)元、突觸重塑的功能，破骨細(xì)胞從骨基質(zhì)中吸收有機(jī)物和礦物質(zhì)，脾臟中的紅髓巨噬細(xì)胞能清除衰老的紅細(xì)胞、調(diào)節(jié)鐵代謝等。。一般認(rèn)為除少數(shù)單核細(xì)胞或低分化的巨噬細(xì)胞外，成熟的巨噬細(xì)胞很少有或沒有增殖能力，并不斷被骨髓前體細(xì)胞分化的細(xì)胞所補(bǔ)充。另外，單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)細(xì)胞的分化發(fā)育還可受各種細(xì)胞因子如IL-2、IL-4以及干擾素等影響。單核細(xì)胞從骨髓釋放入血，經(jīng)短期的循環(huán)后，可隨機(jī)或?qū)吇源碳の锲鹛禺惙磻?yīng)而移動到各種組織里。在這些組織里，它們對可溶性或者顆粒狀的刺激物起反應(yīng)，分化成具有不同形態(tài)和功能特征的組織巨噬細(xì)胞。這種巨噬細(xì)胞獲得各異的、具更專門化功能的分化過程就是所謂的激活（activation），有許多因子可影響激活狀態(tài)。基于單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞表面具有豐富的表面抗原和各種各樣的表面受體，能組成性地或受刺激后合成和分泌大量具有生物活性物質(zhì)的能力，以及具有運動/滲出、內(nèi)吞/吞噬和趨化性等生物學(xué)活性，單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞在機(jī)體防御和自穩(wěn)功能，諸如病原體的控制（包括抗細(xì)菌、病毒、真菌和原蟲感染）、免疫調(diào)節(jié)（包括抗原提呈、樹突狀細(xì)胞的作用、抗腫瘤反應(yīng)）以及組織維持（包括廢棄物的管理、組織生長和修復(fù)、骨和鈣的代謝、神經(jīng)系統(tǒng)的再生等）等功能中起重要作用。

大約在130多年前，就有人描述了功能性的巨噬細(xì)胞，當(dāng)時在急性損傷的組織和炎癥區(qū)，觀察到具有非分葉核的大細(xì)胞存在。在慢性炎癥區(qū)，這種細(xì)胞不僅多見，且其外形也顯得更大，提示這種細(xì)胞可能具有消化已破壞的細(xì)胞和炎癥碎物的能力。由于這種細(xì)胞顯然有能力消化一些大的顆粒物，因此被命名為“巨噬細(xì)胞"（macrophage）。長期以來，這種清道夫的功能一直被認(rèn)為是巨噬細(xì)胞的重要職責(zé)。直到1882年Robert Koch才注意到炎癥區(qū)的吞噬細(xì)胞能夠吞食結(jié)核菌。Metchnikoff于1882年曾推斷，這種由上皮樣細(xì)胞組成的結(jié)節(jié)狀肉芽腫，實際上是由血液中的單核細(xì)胞衍生的。巨噬細(xì)胞作為固有免疫的重要細(xì)胞組分，能對入侵病原體做出反應(yīng)，吞噬和消化病原體，也可以參與清除受損、衰老的細(xì)胞，通過抗原提呈與激發(fā)適應(yīng)性免疫。但是巨噬細(xì)胞除了在對抗疾病中發(fā)揮作用外，也與慢性疾病（包括動脈粥樣硬化，哮喘、炎癥性腸病、關(guān)節(jié)炎等）、自身免疫性疾病（包括類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、多發(fā)性硬化癥），糖尿病、腫瘤的發(fā)生發(fā)展相關(guān)。1913年單核細(xì)胞才被確立為一個細(xì)胞類型。然而當(dāng)時還是有不少病理學(xué)家仍然相信單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞是具有不同個體發(fā)育史的細(xì)胞。直到更晚些時候，代表循環(huán)血液中典型的單核細(xì)胞和組織巨噬細(xì)胞之間的中間體細(xì)胞被確認(rèn)后，才確立了這兩種細(xì)胞之間的聯(lián)系。單核細(xì)胞一般為圓形，直徑約10～20μm；巨噬細(xì)胞大小不等，直徑約10～30μm或更大，常有偽足，呈多形性。單核/巨噬細(xì)胞有圓形或橢圓形的核，胞漿中富含溶酶體及其他各種細(xì)胞器。

1960年發(fā)現(xiàn)了單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞在消滅某些細(xì)胞內(nèi)微生物中起著關(guān)鍵性作用。在皮膚、肺以及腸道這些組織器官中的巨噬細(xì)胞顯然提供抗微生物和寄生蟲感染的第一道防線。接觸環(huán)境中的致病原能引起巨噬細(xì)胞膨大，增加其溶酶體數(shù)目，并使巨噬細(xì)胞更具吞噬力。還證明經(jīng)病原體反復(fù)攻擊的巨噬細(xì)胞可對這些病原體產(chǎn)生更強(qiáng)的抗性。這種改變的狀態(tài)現(xiàn)被稱為“激活"。同時還觀察到當(dāng)巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的急性炎癥消退后，如果再用同樣的外源性微生物去攻擊時，將會導(dǎo)致巨噬細(xì)胞迅速的積聚和激活。這種“重激活"顯然是一種由記憶淋巴細(xì)胞觸發(fā)的抗原特異性識別事件，這表明在淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞之間存在一種重要的相互作用的關(guān)系。