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Istologia #14 – Monociti e Macrofagi

Granulopoiesi d'emergenza e l'eterogeneità dei neutrofili in condizioni infiammatorie

  • In condizioni fisiologiche senza infezione, i neutrofili completano il loro ciclo vitale e subiscono apoptosi.
  • I neutrofili apoptotici vengono fagocitati dai macrofagi residenti, che inviano segnali al midollo osseo.
  • Uno di questi segnali stimola la sintesi di G-CSF (Granulocyte Colony-Stimulating Factor).
  • G-CSF promuove il differenziamento e la produzione di nuovi neutrofili, ristabilendo l'equilibrio.
  • In situazioni patologiche (infetti, emorragie), l'attività dei neutrofili aumenta e anche la morte cellulare.
  • Questo porta a un necessario compenso rapido per la perdita di neutrofili, attivando un meccanismo noto come granulopoiesi d'emergenza.
Granulopoiesi d'emergenza
  • Processo di produzione accelerata di neutrofili stimolato da segnali infiammatori, incluso G-CSF.
  • Aumento significativo sia del numero di neutrofili maturi che della frequenza di progenitori mieloidi nel midollo osseo.
  • Rilascio di cellule immature della linea mieloide nel circolo ematico, nonché precursori dei neutrofili.
  • Coesistenza di popolazioni mature e immature porta a:
    • Rilascio precoce di neutrofili non completamente maturi: Possono differenziare nel sito di infezione grazie a G-CSF e altri fattori.
    • Funzione regolatoria dei neutrofili immaturi: Questi hanno una maggiore attività biosintetica rispetto ai neutrofili maturi, contribuendo a modulare l'infiammazione.
Riepilogo della granulopoiesi d'emergenza
  • Meccanismo adattativo per incrementare rapidamente la produzione di neutrofili durante situazioni patologiche.
  • Bilancia l'intensità della risposta infiammatoria con il contributo regolatorio delle cellule immature.

Ruolo della granulopoiesi d'emergenza nella progressione tumorale

  • La granulopoiesi d'emergenza, normalmente attivata per ristabilire l'omeostasi, può essere sfruttata nel contesto tumorale per favorire la progressione del cancro.
  • Tumori solidi caratterizzati da continua divisione cellulare e morte cellulare, creando zone necrotiche con accumulo di detriti cellulari (DAMPs).
  • Questa infiammazione cronica induce la produzione di molecole pro-infiammatorie, inclusi G-CSF e varie citochine.
  • La risposta immunitaria del tessuto tumorale è simile a quella di tessuti danneggiati, con conseguenze di crescita e diffusione della massa neoplastica.
  • Rilascio nel circolo sanguigno di neutrofili in vari stadi di maturazione, influenzato da segnali tumorali.
Neutrofili Associati al Tumore (TAN)
  • Neutrofili riprogrammati nei tumori producono molecole che contrastano l'ipossia e stimolano l'angiogenesi (es. VEGF, TGF-β).
  • Questo processo provoca un ambiente favorevole alla crescita del tumore.
Deviata Funzione dei Neutrofili
  • ROS (specie reattive dell'ossigeno) svolgono un ruolo chiave nella risposta immunitaria, ma nel contesto tumorale causano danni al DNA e aumentano l'instabilità genetica.
  • L'arginasi 1, normalmente coinvolta nella degradazione dell'arginina, è liberata in eccesso dai neutrofili nel cancro, causando immunosoppressione.
  • Secrezione di proteasi della matrice extracellulare promuove l'invasività tumorale e facilita metastasi.
Plasticità Funzionale dei Neutrofili
  • Neutrofili sono un sistema dinamico ed eterogeneo influenzato dalle condizioni di stress, sfruttato patologicamente nei tumori.
  • Analisi di sequenziamento dell'RNA (scRNA-Seq) mostra programmi trascrizionali variegati nei neutrofili di donatori sani e pazienti oncologici.

Monociti e Macrofagi

  • Monociti: Cellule del sangue con nucleo unico; vita media relativamente breve; devono rispondere a infezioni in seconda ondata.
    • Reclutamento di monociti in fase avanzata della risposta immunitaria con maggiore capacità sintetica rispetto ai neutrofili.
    • Svolgono un ruolo nella modulazione della risoluzione dell'infiammazione e nella transizione alla risposta immunitaria adattativa.
Funzioni dei Monociti
  • Durante la risoluzione, i monociti sintetizzano citochine anti-infiammatorie.
  • In condizioni di infezione prolungata, amplificano segnali di allerta e attivano immunità adattativa.
I Macrofagi
  • Macrofagi non circolano nel sangue e risiedono nei tessuti connettivi.
  • Fagocitano cellule e patogeni e svolgono un ruolo profondo nella risposta immunitaria.
  • Eseguono efferocitosi di cellule apoptotiche, importanti per mantenere l'omeostasi.
Macrofagi in Diversi Organi
  • Milza: Rimuovono eritrociti senescenti nel processo di emocateresi.
  • Cervello (Microglia): Contribuiscono alla potatura sinaptica- regolano le connessioni neuronali.
  • Tessuto Osseo (Osteoclasti): Degradano la matrice minerale dell'osso tramite acidificazione del microambiente.
  • Cuore: Fagocitano vescicole extracellulari, contribuendo alla salute del tessuto miocardico.
Eterogeneità dei Macrofagi
  • I macrofagi acquisiscono proprietà molecolari fenotipiche funzionali a seconda del tessuto in cui si trovano.
  • Differentiabilità in base a stimoli locali con impatti sulla fisiologia e sui processi immunitari.

Macrofagi Embrionali

  • Macrofagi embrionali derivano da precursori eritro-mieloidi che colonizzano i tessuti durante lo sviluppo dell'embrione, non svolgendo funzioni immunologiche…
Origine dei Macrofagi
  • Due popolazioni di macrofagi, “embryo-derived” e “monocyte-derived”, mostrano differenze funzionali.
  • Macrofagi embryo-derived più efficienti nel mantenimento dell'omeostasi; quelli monocyte-derived più efficaci nell'induzione delle risposte immunitarie.

Macrofagi e Tumori

  • I macrofagi nel microambiente tumorale svolgono le stesse funzioni che hanno nei tessuti sani, contribuendo alla crescita tumoriale.
  • Macrofagi associati al tumore (TAM) favoriscono la proliferazione neoplastica e rimodellano la matrice extracellulare.
Importanza Clinica
  • Densità di macrofagi nel tumore inversamente correlata alla prognosi dei pazienti.
  • Target terapeutici in via di sviluppo per modulare l'attività dei macrofagi nel contesto tumorale.