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巨噬细胞研究指南:如何选择标志物

【字体: 时间:2020年09月17日 来源:生物通

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  考虑到巨噬细胞亦正亦邪,在各种生物环境中发挥复杂的作用,研究人员一直在探索它们的丰度和功能。这份指南概括了巨噬细胞表达的基因,以及适用于检测的免疫学工具。

巨噬细胞(Macrophage)是分布广泛的白细胞,存在于人体的多种组织中。作为单核吞噬细胞系统中的一部分,巨噬细胞的作用是吞噬死细胞、细胞碎片、病原体及其他外来物。此外,它们还具有信号传导和调节功能,参与了许多生物学过程,比如免疫、发育、修复、稳态和癌症。

考虑到巨噬细胞亦正亦邪,在各种生物环境中发挥复杂的作用,研究人员一直在探索它们的丰度和功能。这份指南概括了巨噬细胞表达的基因,以及适用于检测的免疫学工具。靶向这些蛋白质不仅可鉴定巨噬细胞的亚型,还有助于研究相关的通路或疾病状态。

除了在各种组织中发挥特定作用,巨噬细胞还具有很高的可塑性,能够响应环境信号而改变其表型。这使得巨噬细胞形成完全不同的亚群,每个亚群有不同的基因表达谱和细胞功能。为了更好地了解这些差异,我们在此对各种蛋白标志物进行分类。

单核细胞-巨噬细胞转化中的标志物

巨噬细胞的来源是个复杂的问题。小鼠研究表明,巨噬细胞或源于胚胎前体细胞,或源于骨髓来源的单核细胞。在血液中循环的单核细胞迁移到组织,形成组织驻留巨噬细胞(TRM)。这种密切相关的细胞类型有效地补充了组织中的巨噬细胞。为了区分巨噬细胞及其前体,人们通常检测一组细胞表面标志物及其差异表达水平。

检测单核细胞谱系标志物的抗体包括:Ly6c1抗体、F4/80抗体、ITGAM/CD11b抗体、CD68抗体、FCGR3A/CD16抗体、CD14抗体


图1. 巨噬细胞发育的示意图(图片来自Biocompare)

组织驻留巨噬细胞的标志物

巨噬细胞驻留在不同组织中,从而产生了执行不同功能的细胞群体。小鼠的研究表明,巨噬细胞的表型和功能是由它们在组织微环境中收到的信号所决定的。除了作为抵御病原体入侵的第一道防线之外,驻留的巨噬细胞在维持组织完整性和组织稳态方面也发挥着重要作用。

例如,人们发现在中枢神经系统中发育的巨噬细胞(小胶质细胞)有多种功能,包括清除碎片、重塑突触连接以及免疫监视。在脂肪组织中,与脂肪相关的巨噬细胞参与信号传导,调节胰岛素敏感性。肺泡巨噬细胞攻击吸入的异物,并通过吞噬作用清除过量的肺表面活性物质。肝脏中的巨噬细胞(即Kupffer细胞)可清除血液中的微生物、红细胞及其他细胞碎片。骨髓巨噬细胞可促进红细胞的造血作用。脾脏中的巨噬细胞参与免疫监视、铁代谢和细胞清除等活动。

巨噬细胞

组织

标志物

脂肪组织巨噬细胞

脂肪

CD45+F4/80+PPARg+

Kupffer细胞

肝脏

B7-1/CD80low/–CD11b/Integrin aMlowCD68/SR-D1+F4/80highGalectin-3/Mac-2+PPARd+Siglec-1/CD169+

肺泡巨噬细胞

CD11b/Integrin aMlow/–CD11chighCD68/SR-D1+CD200 R1+DEC–205/CD205intDectin-1+F4/80lowGalectin-3/Mac-2+MARCO+MHC class IIlowMMR/CD206highPPARg+Siglec-Fhigh

肺间质巨噬细胞

CD11b/Integrin aMintCD11cCD68/SR-D1+CD200 R1+/–F4/80+MHC class II+/–Siglec-F

骨髓巨噬细胞

骨髓

CD169+ER-HR3+F4/80+TRAPVCAM-1/CD106+

肠道巨噬细胞

胃肠道

CD11b/Integrin aM+CD11clow/intCX3CR1highF4/80+Fcg RI/CD64+
MHC Class IIhigh

红髓巨噬细胞

脾脏

CD11b/Integrin aMlowCD36/SR-B3+CD68/SR-D1+CD163+Dectin-2+F4/80+MMR/CD206+SIRPa/CD172a+Spi-C+VCAM-1/CD106+


M1和M2极化的标志物

在适当的刺激下,巨噬细胞被激活成不同的炎症状态,包括M1(经典激活)和M2(选择性激活)两类。M1巨噬细胞具有促炎作用,与细菌及细胞内病原体的免疫反应相关。相反,M2具有抗炎作用,在血管生成和伤口愈合中发挥功能。M2也与辅助性T细胞2(Th2)反应相关,如抗蠕虫免疫力、哮喘和过敏。

M1型巨噬细胞的激活是通过IFNG、TNF和Toll样受体(TLR)的信号传导而发生的。与M1极化相关的遗传标志物包括IL1a、IL1b、IL6、NOS2、TLR2、TLR4、CD80和CD86。对于M2型巨噬细胞,激活是通过IL4、IL10和IL13等细胞因子。M2标志物包括CD115、CD206、PPARG、ARG1、CD163、CD301、Dectin-1、PDL2和Fizz1。值得注意的是,M1和M2表型是连续的,因此处于中间范围的巨噬细胞可以同时表达一些标志物。

检测M1标志物的抗体包括:IL1B抗体、NOS2抗体、TLR2抗体、CD86抗体;检测M2标志物的抗体包括:CSF1R/CD115抗体、MRC1/CD206抗体、ARG1抗体、CD163抗体

肿瘤相关巨噬细胞的标志物

人们发现,癌细胞也可以利用巨噬细胞来促进癌症发展。对于多种类型的癌症,肿瘤部位巨噬细胞的密度增加与患者存活率低存在关联。小鼠研究也发现,肿瘤相关巨噬细胞(TAM)可刺激肿瘤血管生成,协助肿瘤细胞迁移和侵袭,并抑制肿瘤免疫力。

这些结果的出现可归因于癌细胞信号传导影响了巨噬细胞功能,以及TAM自身产生的蛋白质促进肿瘤生长。癌症生物学本身就很复杂,同样,TAM也可以采用不同的基因表达谱。文献中提到的一些TAM标志物包括CCR2、CSF1R、MARCO、PDL2、CD40、CCL2、CSF1、CD16和PDGF beta。巨噬细胞之间的相互关系仍然是癌症研究和药物开发中的活跃领域。

检测TAM标志物的抗体:CCR2抗体、PDL2抗体、CD40抗体、CCL2抗体、PDGFB抗体

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