Makrophagen

Makrophagen (engl: macrophages) sind große Fresszellen (Phagozyten), die eine wesentliche Rolle bei der Sofortabwehr des Körpers von Bakterien und bei Abräumvorgängen untergegangener, alternder oder tumoröser Zellen spielen. Sie entwickeln sich unter dem Einfluss von Entzündungsmediatoren aus Monozyten und sind in allen Geweben und Organen des Körpers, gehäuft aber in Entzündungsarealen zu finden.

Morphologie

Makrophagen sind große rundkernige Zellen mit unregelmäßiger Oberfläche und mehr oder weniger garnuliertem oder vakuolisiertem Zytoplasma. Elektronenmikroskopisch können Makrophagen lange dünne Zellausläufer, Phagosome mit einverleibten Fremdpartikeln und Phagolysosome erkennen lassen.

Funktionen

Monozyten, die dem Knochenmark entstammen, wandern nach kurzer Blutzirkulation in die Gewebe des Körpers. Kommen sie dort mit Partikeln oder Zellen in Kontakt, die fremd, entartet oder überaltert sind und abgeräumt werden müssen, wandeln sie sich in Makrophagen um.

Sie sind amöboid beweglich und nehmen Bakterien, andere Fremdpartikel sowie alternde Körperzellen, Tumorzellen und Teile abgestorbener Zellen (Zelldetritus) des Körpers auf (Phagozytose) und verdauen und entsorgen sie.

Makrophagen gehören damit zum unspezifischen Abwehr- und Entsorgungssystem des Körpers [1]. Sie treten in verschiedenen Funktionen auf: herausragend sind ihre entzündungsfördernde und anschließende wundheilende Funktion sowie die gewebsreinigende Funktion.

Entzündunsgfördernde Funktion

Bei einer bakteriellen Invasion ist die Makrophagenaktivierung eine entscheidende Sofortreaktion des Körpers zur Abwehr. Die Aktivierung erfolgt durch Lipopolysaccharide der Bakterien (Endotoxine) oder durch TNF-alpha, das bei Zelluntergängen entsteht; sie ist mit einer Steigerung der Phagozytoseaktivität verbunden. An der Aktivierung der Makrophagen sind NK-Zellen (natürliche Killerzellen) und T-Helferzellen durch ihre Produktion von Interferon-gamma (INF-gamma) wesentlich beteiligt. Makrophagen sind in dieser ersten Phase der Infektionsabwehr entzündungsfördernd.

Die Phagozytose der Partikel, die aus den Geweben eliminiert werden müssen, wie Fremdkörpern, Bakterien, Viren, alternden Zellen oder Tumorzellen führt ihrer Internalisierung in Phagosomen. Diese verschmelzen mit Lysosomen zu Phagolysosomen, in denen der Zersetzungsvorgang durch die lysosomalen Enzyme stattfindet. Frei werdende Antigene werden anschließend ähnlich wie bei Lymphozyten mit Hilfe von MHC-Klasse-II-Molekülen an der Zelloberfläche der Makrophagen präsentiert, was sie für bestimmte T-Lymphozyten erkennbar macht. Diese vermitteln einerseits den Makrophagen, die Abräumvorgänge fortzuführen und fördern andererseits eine humorale Antwort des Immunsystems durch Bildung spezifischer Antikörper.

Makrophagen setzen bei ihrer Aktivierung durch Fremdpartikel Entzündungsmediatoren (Zytokine) und chemotaktisch wirkende Zytokine (Chemokine) frei, so auch von IL-2, IL-6, TNF-alpha und CCL2 (monocyte chemoattractant protein 1, Monozyten-anlockendes Protein-1), die zu der bekannten klinischen und histologisch erkennbaren Entzündungsreaktion mit Anlockung von Leukozyten und Erhöhung der Gewebsdurchblutung führt.

Eine chronische Stimulierung der Makrophagen, wie bei der Tuberkulose oder Sarkoidose, führt zu einer Granulombildung, in der sie als Epitheloidzellen fortexistieren.

Auch in stark ausgeprägtem Fettgewebe existieren chronisch aktivierte Makrophagen, die zu einer ständigen, geringgradigen Entzündung mit Produktion von Entzündungsmediatoren führen, was sich in der Leber im Sinne einer Fettleberhepatitis auswirkt. Eine solche Überaktivität von Makrophagen im Fettgewebe kann durch PPAR-gamma-Agonisten (z. B. Glitazone) unterdrückt werden [2].

Wundheilende Funktion

Sie sezernieren in ihrer wundheilenden Funktion Zytokine, die zur Stimulation von Fibroblasten führen, über die eine narbige Ausheilung des Entzündungsprozesses eingeleitet wird.

Gewebsreinigende Funktion

Makrophagen beseitigen Zellen des Körpers, die durch Alterungssignale, Nekrose oder programmierten Zelltod (Apoptose) zugrunde gehen.

Sie sind vor allem der Milz in der Lage, alternde Erythrozyten mit hoher Effektivität (täglich um 2 x 10(^11) aus der Blutbahn zu entfernen, was nach einer Überschlagsrechnung die Rückgewinnung von etwa 3 kg Eisen pro Jahr zur neuerlichen Blutbildung beinhaltet. [3].

Auch sind sie in der Lage, bestimmte Tumorzellen zu erkennen und zu phagozytieren. Grundlage der Erkennung solcher Zellen ist das Fehlen von Oberflächenmarkern der MHC-Klasse-I.

Einteilung

Es werden sessile von wandernden Makrophagen unterschieden.

Zu den sessilen gehören

  • Sinusmakrophagen oder Uferzellen der Lymphknoten,
  • Zellen der Mikroglia des Gehirns,
  • Alveolarmakrophagen der Lunge,
  • Osteoklasen des Knochens und
  • Kupffersche Sternzellen der Leber.

Wandernde Makrophagen sind die Histiozyten. Alle diese Zellen werden unter dem Begriff „mononukleäres phagozytierendes System“ (MPS) zusammengefasst und so von den polymorphkernigen Granulozyten, die ebenfalls die Fähigkeit zur Phagozytose haben, unterschieden.

Verweise

Literatur

  1. ? Nat Rev Immunol. 2008 Dec;8(12):958-69
  2. ? Curr Pharm Des. 2008;14(12):1225-30
  3. ? Nat Rev Immunol. 2008 Dec;8(12):958-69