makrofag adalah sel fagosit milik dedicated salah satu dari banyak jenis sel hadir dalam jaringan ikat. Mereka ada sebagai sel yang bergerak dan tetap, dan merupakan efektor penting dalam sistem kekebalan.
Mereka termasuk dalam sistem fagosit mononuklear, yang meliputi, selain makrofag, monosit, promonosit, dan sel prekursornya. Fungsi utama sel-sel milik sistem ini adalah untuk “membersihkan” darah, getah bening dan jaringan lain dengan menelan atau fagositosis partikel yang berbeda.
Makrofag memfagosit sel jamur patogen (Sumber: Carolina Coelho [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons)
Makrofag berasal dari sumsum tulang, didistribusikan ke seluruh tubuh dan memiliki bentuk dan karakteristik yang berbeda, yang seringkali bergantung pada jaringan tempat mereka ditemukan, tingkat diferensiasinya dan usia atau waktu hidup organisme tempat mereka dipelajari.
Mereka adalah salah satu sel paling plastis dari sistem hematopoietik, karena mereka ditemukan di semua jaringan tubuh dan memiliki fungsi yang berbeda: mereka berpartisipasi dalam proses perkembangan, dalam mempertahankan homeostasis tubuh, dalam perbaikan jaringan dan dalam sistem kekebalan. .
Salah satu fungsi utamanya terkait erat dengan pertahanan kekebalan tubuh, karena aktivitas fagositosisnya diatur oleh komponen sistem komplemen dan imunoglobulin (keduanya komponen sistem respons imun).
Mereka ditemukan lebih dari satu abad yang lalu, tetapi telah didefinisikan sebagai sel “leluhur” dalam filogeni metazoan. Selama penemuannya, tidak hanya kapasitas fagositiknya yang disorot, tetapi juga kemampuannya untuk membedakan antara diri dan asing, yang dengannya konsep kekebalan bawaan lahir.
Indeks artikel
Penemuan
Sel fagosit pertama dijelaskan dari penelitian yang dilakukan dengan katak pada tahun 1883 oleh ahli zoologi Rusia Elie Metchnikoff, yang tidak hanya menggambarkan fungsinya dalam pertahanan terhadap agen asing, tetapi juga kemampuan sel-sel ini untuk menghilangkan sel-sel yang sekarat atau tua di inang. dan mengidentifikasi sendiri dari yang aneh.
Metchnikoff adalah seorang peneliti terkemuka, terdaftar sebagai bapak imunologi cararn, yang memberikan kontribusi penting untuk pengembangan imunologi sebagai disiplin baru. Temuan mereka juga membentuk hubungan homologis antara invertebrata dan sistem kekebalan mamalia.
Dengan uraiannya tentang fagosit dan proses fagosit, peneliti ini, yang dianugerahi Hadiah Nobel lebih dari seratus tahun yang lalu (tahun 1908), menemukan salah satu mekanisme kekebalan bawaan yang paling menarik.
Eksperimennya terdiri dari larva “menantang” atau “mengganggu” dari spesies bintang laut berduri untuk merangsang sel kekebalan mereka dan mempelajari reaksi mereka terhadap invasi agen asing ini. Dengan ini, dia mengamati penampakan sel dengan karakteristik khusus yang “memakan” struktur ini.
Dia menciptakan istilah “fagosit” (dari bahasa Yunani “pembayaran” – melahap- dan “cytos” – sel-) ke sel-sel yang dia amati, dan proses yang melakukan “fagositosis”, tetapi relevansi penemuan ini tidak tidak menjadi jelas sampai beberapa tahun kemudian, dengan penemuan Paul Ehrlich terkait dengan kekebalan humoral dan antibodi.
Karakteristik
Sel mirip makrofag memiliki banyak karakteristik dalam organisme multiseluler yang berbeda di mana mereka dapat ditemukan. Mereka diangkut dari tempat produksinya ke berbagai bagian tubuh, dengan cara yang berbeda tergantung pada keberadaan sistem darah atau tidak.
Karakteristik yang paling khas dari makrofag termasuk kapasitas fagositosis, mobilitas banyak dari mereka, dan kapasitas biosintetik mereka, yang disertai dengan keragaman besar pola ekspresi gen.
Dalam keadaan aktif, mereka adalah sel yang sangat dinamis, dengan lalu lintas membran yang intens. Berbagai proses fusi dan fisi membran terjadi di dalamnya, terkait dengan endositosis dan fagositosis.
Sel-sel khusus ini dapat diklasifikasikan sebagai “berumur panjang” karena mereka tampaknya hidup untuk jangka waktu yang lama di jaringan perifer tubuh. Selain itu, mereka terus menerus digantikan oleh diferensiasi sel-sel progenitor mereka dari sumsum tulang, yang dapat meninggalkan peredaran dan memasuki jaringan ikat yang berbeda.
Karena mereka adalah sel yang bergerak, beberapa makrofag memiliki lipatan di membran plasmanya. Ketika mereka diatur untuk menelan partikel besar, mereka dapat menyatu dengan sel lain untuk membentuk apa yang oleh beberapa penulis disebut sebagai “sel benda asing raksasa”, sebuah makrofag berinti banyak raksasa.
Ketika diamati dalam jaringan di mana mereka menjadi bagiannya, sel-sel ini diatur dalam pola yang ditentukan, di mana setiap sel menempati wilayahnya sendiri, sesuatu seperti “jaringan di dalam jaringan lain.”
Pelatihan
Sistem fagosit mononuklear adalah garis keturunan hematopoietik yang berasal dari sel-sel progenitor sumsum tulang. Progenitor yang berkomitmen berdiferensiasi untuk membentuk monosit darah, yang berjalan melalui aliran dan memasuki jaringan untuk menjadi makrofag residen.
Pembentukan sistem fagosit mononuklear dimulai dengan sel yang paling “belum matang”, promonosit, yang merupakan sel replikatif yang menghasilkan monosit. Yang terakhir adalah mereka yang meninggalkan sumsum tulang dan mencapai aliran darah, di mana, dalam 8 jam berikutnya, mereka tumbuh dan berdiferensiasi menjadi monosit matang.
Di tempat-tempat di mana monosit dewasa menemukan kondisi “menguntungkan” untuk fagositosis, mereka berbeda dalam apa yang dikenal sebagai makrofag residen, karena mereka tidak bebas dalam peredaran. Saat itulah mereka dilengkapi dengan semua peralatan yang sesuai untuk mencerna partikel yang akan difagositosis.
Diferensiasi melibatkan berbagai perubahan: pertumbuhan badan sel (setidaknya 5 kali ukuran monosit asli), peningkatan jumlah dan kompleksitas organel internal, perolehan kapasitas fagositik (akumulasi enzim hidrolitik), dan sekresi faktor terlarut.
Sel-sel ini didistribusikan di semua wilayah tubuh. Beberapa memiliki preferensi khusus untuk jaringan tertentu (tetap), sementara yang lain mempertahankan kemampuan mereka untuk bergerak (amoeboid) dan bebas atau berkeliaran.
Histologi
Makrofag memiliki morfologi yang sangat bervariasi, sebagian besar karena kondisi mobile mereka, karena mereka mampu bergerak di antara dan melalui jaringan yang berbeda. Mereka berbentuk tidak teratur, rata, dan sering menunjukkan proses seperti pseudopodia untuk gerakan.
Badan sel makrofag dapat berukuran diameter hingga 30μm; dan di dalam sitoplasmanya terlihat sebuah nukleus tunggal dengan bentuk tidak beraturan, dengan satu atau dua celah menonjol yang membentuknya seperti ginjal dan daerah padat yang dibentuk oleh heterokromatin.
Mereka memiliki berbagai vakuola yang menyediakan enzim dan ruang yang memadai untuk menelan partikel seperti mikroorganisme atau puing-puing sel. Selain itu, mereka memiliki berbagai lisosom, “fagosom”, badan multivesikular dan badan residu; itulah sebabnya, di bawah cahaya mikroskop, mereka dikatakan memiliki sitoplasma “granular”.
Karena mereka memerlukan sintesis sejumlah besar enzim hidrolitik untuk menjalankan fungsinya, sel-sel ini menyajikan retikulum endoplasma yang sangat berkembang, serta kompleks Golgi yang menonjol untuk menjalankan fungsi transpor vesikular dari enzim ini.
Histiosit (makrofag) menelan sel darah (hematofagositosis) (Sumber: Koenjo [Domain publik] melalui Wikimedia Commons)
Makrofag memiliki susunan kortikal mikrofilamen aktin yang merupakan karakteristik dari tipe sel ini; Banyak mikrotubulus dan filamen menengah juga diamati, yang digunakan untuk gerakan amoeboid dan selama proses fagositosis.
Karena mereka adalah sel fagosit, mereka dapat dibedakan dengan menyuntikkan pewarna khusus (trypan blue, lithium carmine atau tinta India), karena noda ini bersifat fagosit dan disimpan dalam sitoplasma sebagai butiran.
Jenis
Di dalam tubuh manusia, makrofag dibedakan berdasarkan lokasi dan fungsinya. Dengan cara ini, makrofag usus, yang alveolar (di paru-paru), histiosit (di jaringan ikat), sel Kupffer (di hati), sel mesangial (di ginjal), sel mikroglia (di otak) dan osteoklas (di tulang).
Makrofag usus
Kelas makrofag ini merupakan salah satu populasi makrofag yang paling melimpah di dalam tubuh dan merupakan garis pertahanan pertama (sistem imun bawaan). Mereka ditemukan di lamina propria subepitel.
Mereka bertanggung jawab untuk mengatur respon inflamasi terhadap bakteri dan terhadap antigen yang berbeda yang dapat mengatasi penghalang epitel. Selain itu, mereka melindungi mukosa dari patogen berbahaya dan “memurnikan” sistem sel-sel mati dan puing-puing asing lainnya.
Makrofag usus memiliki mekanisme khusus yang membuatnya mampu membedakan antara mikroorganisme komensal non-patogen dan penyerbu berbahaya.
Makrofag alveolar
Mereka adalah makrofag khusus yang berada di alveoli paru , kompartemen dengan fluktuasi lingkungan yang besar, terutama terkait dengan tekanan parsial oksigen. Mereka adalah salah satu dari sedikit populasi sel yang ditemukan di ruang ini, selain beberapa limfosit.
Seperti makrofag lainnya, mereka memiliki peran penting dalam “membersihkan” sel-sel apoptosis dan puing-puing seluler lainnya. Mereka juga terlibat dalam pemurnian partikel polusi yang masuk melalui saluran pernapasan, dan juga berpartisipasi dalam berbagai proses imunologis.
Histiosit
Istilah “histiosit” umumnya digunakan untuk merujuk pada semua sel dengan karakteristik seperti makrofag dan nenek moyang yang ditemukan dalam jaringan ikat.
Artinya, mengacu pada sel-sel yang berdiferensiasi yang berasal dari garis keturunan monosit/makrofag, termasuk makrofag sinusoidal di limpa, makrofag alveolar di paru-paru, dan sel Kupffer di hati.
Seperti jenis makrofag lainnya, histiosit mempertahankan tubuh dari serangan mikroorganisme dan partikel organik atau anorganik yang tidak diinginkan, dan mereka juga berpartisipasi dalam presentasi antigen ke limfosit T sebagai inisiasi respon imun.
sel kupffer
Mereka adalah jenis sel hati yang diklasifikasikan dalam kelompok makrofag penduduk, dan yang terkait dengan sel-sel lapisan sinusoidal, yang tidak lebih dari lapisan sel yang menutupi sinusoid, ruang vaskular besar yang terletak di antara lempeng. hepatosit yang membentuk lobulus hati.
Sebuah mikrograf elektron dari sel-sel ini akan mengungkapkan beberapa proyeksi sitoplasma, banyak mitokondria, retikulum endoplasma tereduksi, kompleks Golgi kecil, dan banyak lisosom dan endosom.
Ini dianggap sebagai sel “sampah migrasi”, karena mereka tidak memiliki koneksi antar sel dengan sel tetangganya.
Sel mesangial
Sel mesangial adalah sel-sel yang tinggal di glomerulus ginjal, yang merupakan tempat di organ ini di mana darah disaring dan urin disintesis. Fungsi utama mereka termasuk pengaturan aliran darah dan fagositosis, dan mereka terlibat dalam berbagai patologi ginjal.
Mereka memiliki karakteristik sel otot polos yang dimodifikasi, karena mereka memiliki kontraktilitas yang melekat, dan mampu menghasilkan sitokin dan makromolekul endositosis seperti kompleks imun.
Sel mikroglia
Mereka mewakili 20% dari sel-sel dalam sistem saraf pusat dan secara morfologis, imunofenotipik dan fungsional terkait dengan sel-sel dari garis keturunan monosit / makrofag.
Mereka diaktifkan sebagai respons terhadap berbagai kondisi atau cedera di otak dan bertanggung jawab untuk bertahan melawan mikroorganisme yang menyerang.
Osteoklas
Osteoklas adalah sel-sel milik jaringan tulang yang bertanggung jawab untuk proses yang dikenal sebagai “resorpsi tulang”, yang penting untuk homeostasis jaringan ikat ini, selama dan setelah osteogenesis.
Fungsinya terkait dengan kemampuannya untuk “menghidrolisis” sel-sel apoptosis atau senescent yang membentuk jaringan tulang melalui sekresi enzim lisosom dan ion lain yang berpartisipasi dalam proses tersebut.
Fitur
Makrofag adalah sel yang sangat plastis yang mengkhususkan diri dalam fagositosis zat asing dan mikroorganisme yang menyerang, sel yang rusak, tua atau tua, dan puing-puing seluler, antara lain. Mereka juga telah terbukti terlibat dalam pinositosis.
Beberapa jenis makrofag memiliki fungsi fagositosis “khusus”, seperti fagositosis bakteri yang terjadi setelah pengenalan residu karbohidrat khusus di dinding sel bakteri oleh reseptor pada permukaan makrofag yang dikenal sebagai C3.
Selain fungsi “penjaga” dan “pemeliharaan” mereka, makrofag penduduk mampu memulai respons inflamasi akut dan perubahan vaskular melalui hubungannya dengan mikrovaskular.
Selama respons inflamasi ini, makrofag diaktifkan oleh faktor-faktor yang disekresikan oleh limfosit, yang membantu mereka meningkatkan kapasitas fagositosisnya berkat semacam metamorfosis yang melaluinya mereka memperoleh mikrovili dan lamellipodia (perpanjangan membran).
Beberapa jenis makrofag memfagosit antigen dan mempresentasikannya ke limfosit, sehingga mereka terlibat langsung dalam kaskade respons imun. Selain itu, mereka mengeluarkan faktor khusus yang merangsang pembelahan limfosit T, diferensiasi limfosit B, dll.
Makrofag alveolar adalah contoh terbaik untuk fungsi “non-fagositosis” dari makrofag, karena mereka dapat mengendosit jelaga, asbes, polutan gas industri, asap rokok dan bahkan serat kapas.
Referensi
- Klein, M. (1994). Histiosit dan Histiositosis. Darah , 84 (4), 2840–2853.
- Dudek, RW (1950). Histologi Hasil Tinggi (Edisi ke-2). Philadelphia, Pennsylvania: Lippincott Williams & Wilkins.
- Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Atlas Teks Histologi (edisi ke-2). Meksiko DF: Editor McGraw-Hill Interamericana.
- Gehrmann, J., Matsumoto, Y., & Kreutzberg, GW (1995). Mikroglia: sel efektor imun intrinsik otak. Ulasan Penelitian Otak , 20 , 269–287.
- Gordon, S. (2007). Makrofag: Masa lalu, sekarang dan masa depan. Jurnal Imunologi Eropa , 37 , 9-17.
- Hume, DA (2006). Sistem fagosit mononuklear. Opini Saat Ini dalam Imunologi , 18 , 49–53.
- Hussell, T., & Bell, TJ (2014). Makrofag alveolar: plastisitas dalam konteks spesifik jaringan. Tinjauan Alam Imunologi , 1–13.
- Johnson, K. (1991). Histologi dan Biologi Sel (edisi ke-2). Baltimore, Maryland: Seri medis nasional untuk studi independen.
- Kindt, T., Goldsby, R., & Osborne, B. (2007). Imunologi Kuby (edisi ke-6). Meksiko DF: McGraw-Hill Interamericana dari Spanyol.
- Kuehnel, W. (2003). Atlas Warna Sitologi, Histologi, dan Anatomi Mikroskopik (Edisi ke-4). New York: Tema.
- Liu, G., & Yang, H. (2013). Modulasi Aktivasi Makrofag dan Pemrograman dalam Imunitas. Jurnal Fisiologi Seluler , 502–512.
- Masuya, M., Drake, CJ, Fleming, PA, Reilly, CM, Zeng, H., Hill, WD, … Ogawa, M. (2003). Asal hematopoietik sel mesangial glomerulus. Darah , 101 (6), 2215–2218.
- Merien, F. (2016). Perjalanan dengan Elie Metchnikoff: Dari Mekanisme sel bawaan pada Penyakit Menular hingga Biologi Kuantum. Perbatasan dalam Kesehatan Masyarakat , 4 (125), 1-5.
- Smith, PD, Smythies, LE, Shen, R., Gliozzi, M., & Wahl, SM (2011). Makrofag usus dan respons terhadap perambahan mikroba. Imunologi Mukosa , 4 (1), 32-42.
- van Furth, R., Cohn, Z., Hirsch, J., Humphrey, J., Spector, W., & Langevoort, H. (1972). Sistem fagosit mononuklear: klasifikasi baru makrofag, monosit, dan sel prekursornya. Memorandum , 845–852.
- Lembaga Penelitian Ilmu Hayati VIB. (2016). Diperoleh dari www.vib.be/en/news/Pages/Macrophages-One-Of-The-Oldest-Immune-Cells-Reveals-Its-Hidden-Beauty-After-A-Century.aspx
- Wynn, TA, Chawla, A., & Pollard, JW (2013). Biologi makrofag dalam perkembangan, homeostasis dan penyakit. Alam , 496 , 445-455.
