Яичники представляют собой динамичный орган женской репродуктивной системы, в котором помимо гормональных факторов важную роль играют иммунные клетки.
Макрофаги — одни из ключевых клеток микробиома ткани и иммунного микроокружения яичников. Они участвуют в развитии фолликулов, овуляции, ремоделировании ткани после овуляции, поддержании гомеостаза и ответах на стрессовые воздействия. С возрастом численность, фенотип и функциональные свойства макрофагов изменяются, что влияет на репродуктивную функцию и процессы старения яичников.
Что такое макрофаги
Макрофаги — жизненно важный компонент врожденной иммунной системы, имеющий важное значение при инфекциях и воспалениях. Они распределены по различным тканям и органам организма.
Ранее считалось, что эти фагоцитарные клетки образуются исключительно из моноцитов, которые, в свою очередь, происходят из предшественников костного мозга. Установлено, что моноциты циркулируют в крови в течение нескольких дней и в конечном итоге мигрируют в определенные ткани, где дифференцируются в макрофаги. Однако было обнаружено, что помимо клеток, полученных из моноцитов, некоторые макрофаги в тканях возникают из желточного мешка и печени плода во время эмбриогенеза.
Примечательно, что макрофаги обладают высокой пластичностью, что проявляется в их фенотипической и функциональной адаптации к различным тканевым средам. Локальные популяции этих клеток необходимы для поддержания гомеостаза тканей.
Пластичность, поляризация и фенотип макрофагов
При воздействии различных тканевых микросред макрофаги демонстрируют сильную гетерогенность и пластичность фенотипа и функций. В ответ на микросредовые стимулы/сигналы микроорганизма они переключаются с одного фенотипа на другой, что отражает пластичность макрофагов. На основании поверхностных маркеров и биологической активности их делят на две отдельные субпопуляции: классически активированные (M1) и альтернативно активированные (M2) макрофаги.
Традиционно макрофаги М1 индуцируются провоспалительными сигналами, такими как интерферон-γ, фактор некроза опухоли-α (ФНО-α), гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (GM-CSF, ГМ-КСФ) или липополисахарид. Напротив, макрофаги М2 индуцируются противовоспалительными сигналами, включая IL-4, IL-13 и IL-10. Кроме того, IL-21 и IL-33 также могут управлять поляризацией M2. Под воздействием различных стимулов М2-макрофаги разделяются на четыре подгруппы: M2a, M2b, M2c и M2d.
В частности, подтип M2a индуцируется IL-4 или IL-13, тогда как подтип M2b индуцируется иммунными комплексами, лигандами Toll-подобных рецепторов (TLR) или агонистами рецептора IL-1 (IL-1Ra). Подтип M2c индуцируется глюкокортикоидами, IL-10 или TGF-β. Наконец, подтип M2d, также известный как макрофаги, ассоциированные с опухолью, индуцируется лигандами TLR, агонистами аденозинового рецептора A2А или IL-6.
Функция макрофагов
Как правило, активированные макрофаги экспрессируют различные рецепторы, включая костимулирующие и антигенпрезентирующие молекулы (например, CD80, CD86, главный комплекс гистосовместимости I/II), хемотаксические/активирующие цитокиновые рецепторы, рецепторы распознавания образов и опсонические рецепторы, участвующие в распознавании эндогенных молекул, усиливающих фагоцитоз. Макрофаги выполняют разнообразные функции во время воспаления, инфекции или травмы, в частности:
- защищают от микроорганизмов, поглощая патогены и удаляя отмирающие клетки;
- обрабатывают антигены и представляют их Т-хелперам, а также стимулируют их;
- вырабатывают различные цитокины, хемокины, факторы роста и ферменты для привлечения иммунных клеток, а также для содействия васкулогенезу, ремоделированию и восстановлению тканей.
При поляризации макрофагов на фенотипы M1 и M2 они демонстрируют огромную функциональную гетерогенность. В частности, макрофаги M1 имеют провоспалительный фенотип. Они вырабатывают различные хемокины и провоспалительные цитокины, включая TNF-α, IL-1α/β, IL-6, IL-12, IL-18 и IL-23, а также, участвуя в адаптивном иммунном ответе, обладают усиленными антигенпрезентирующими функциями. Кроме того, для уничтожения патогенов макрофаги M1 вырабатывают лизосомальные ферменты и индуцибельную синтазу оксида азота (iNOS, фермент, обеспечивающий синтез NO из L-аргинина). В отличие от них, макрофаги M2 обладают противовоспалительным фенотипом. Они вырабатывают противовоспалительные цитокины, в том числе интерлейкин-10 и трансформирующий фактор роста β (TGF-β), фактор роста фибробластов (FGF) и тромбоцитарный фактор роста (PDGF), которые способствуют разрешению воспаления, восстановлению тканей и фиброзу.
Более того, различные субпопуляции M2 выполняют разные функции. Подгруппа M2a подавляет воспаление и способствует ремоделированию/восстановлению тканей посредством продукции IL-10 и TGF-β. Подгруппа M2b одновременно секретирует провоспалительные и противовоспалительные цитокины, включая IL-1β, IL-6, TNF-α и IL-10, отвечающие за иммунную регуляцию. Напротив, подгруппа M2c может фагоцитировать апоптотические тела и восстанавливать поврежденные ткани. Кроме того, они оказывают сильное противовоспалительное действие посредством высвобождения TGF-β и IL-10. Подгруппа M2d продуцирует TGF-β, IL-10 и фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), что способствует ангиогенезу и метастазированию опухолей.
| Роль субпопуляций макрофагов в нормальной функции яичников и их старении | ||
| Субпопуляции макрофагов | Влияние на нормальную функцию яичников | Влияние на старение яичников |
| Фенотипы макрофагов M1 | Стимулируют рост сосудов и развитие фолликулов; Способствуют лютеолизу; Вызывают активацию примордиальных фолликулов. | Ухудшение качества ооцитов; Увеличение количества атретических фолликулов; Уменьшение количества растущих фолликулов. |
| Фенотипы макрофагов M2 | Стимулируют лютеинизацию и выработку прогестерона; Поддерживают фолликулы в состоянии покоя | Способствуют отложению внеклеточного матрикса в яичниках и фиброзу; Улучшают рост фолликулов, качество ооцитов; Поддерживают нормальный уровень антимюллерова гормона и эстрогена; Уменьшают количество атретических фолликулов. |
Роль макрофагов в фолликулогенезе и атрезии фолликулов
Фолликулогенез характеризуется непрерывным процессом созревания фолликулов в яичниках. Исследования показывают, что в тека-слое растущих фолликулов содержится большое количество макрофагов. Эти клетки в яичниках способствуют росту фолликулов посредством вырабатываемых ими цитокинов и факторов роста, в том числе VEGF, фактора роста гепатоцитов (HGF), FGF, эпидермального фактора роста (EGF), TGF-α/β, инсулиноподобного фактора роста (IGF), IL-1β и IL-6. Эти факторы способствуют пролиферации клеток гранулезы, росту сосудов, развитию фолликулов и выработке стероидных гормонов, а также подавляют апоптоз клеток гранулезы в яичниках.
Важно отметить, что только часть примордиальных фолликулов достигает стадии овуляции, в то время как более 99% из них подвергаются атрезии. Исследования показали, что макрофаги яичников проникают в слои гранулезных клеток, окружающие атретические фолликулы.
Этот процесс миграции/привлечения макрофагов опосредован IL-33, в основном вырабатывающимся эндотелиальными клетками, расположенными рядом с этими фолликулами. Проникшие макрофаги способствуют апоптозу клеток гранулезы и атрезии фолликулов, выделяя фактор некроза опухоли-α. Впоследствии эти клетки отвечают за удаление апоптотических клеток и разрушение атрофированных фолликулов посредством выработки матриксных металлопротеиназ (ММП), таких как ММП-3.
Роль макрофагов в овуляции, формировании и регрессии желтого тела
Всплеск лютеинизирующего гормона (ЛГ), выделяемого гипофизом, запускает процесс овуляции, в ходе которого происходит разрыв фолликула и выход яйцеклетки, окруженной клетками кумулюса. Во время овуляции этот всплеск способствует выработке клетками гранулезы множества хемоаттрактантов, включая Chemokine (C-X-C motif) ligand 10 (CXCL10), C-C motif chemokine ligand 20 (CCL20), моноцитарный хемотаксический белок-1 (MCP-1), IL-1 и IL-6. В результате хемоаттрактанты привлекают большое количество макрофагов яичников в преовуляторные фолликулы.
Эти клетки способствуют овуляции, выделяя MCP-1 и провоспалительные цитокины, такие как IL-1β, IL-6 и TNF-α, которые одновременно усиливают эффект рекрутирования. Кроме того, привлеченные макрофаги продуцируют матриксные металлопротеиназы, такие как MMP-1 и MMP-19, способствующие разрушению внеклеточного матрикса (ВКМ), что облегчает разрыв фолликула и выход ооцита.
После овуляции остатки фолликулов в яичниках подвергаются ремоделированию тканей, включающему лютеинизацию фолликулярных клеток теки и гранулезных клеток, а также васкуляризацию, в результате чего образуется жёлтое тело (ЖТ). Корковое вещество функционирует как временная эндокринная структура, которая вырабатывает большое количество прогестерона и умеренное количество эстрадиола и ингибина А. Отмечалось, что данные проведенных изучений свидетельствуют о тесной взаимосвязи между макрофагами яичников, развитием и функционированием коркового вещества.
При стимуляции хемокином MCP-1 и лигандом C-C-мотива-2 (CCL-2), а также GM-CSF (гранулоцитарно-макрофагальным колониестимулирующим фактором), макрофаги накапливаются и активируются в лютеиновом слое яичника. Они поддерживают васкуляризацию лютеиновых клеток и синтез прогестерона, высвобождая фактор роста фибробластов (FGF), фактор роста эндотелия сосудов (VEGF) и матриксные металлопротеиназы (MMP).
Если ооцит не оплодотворяется, желтое тело впоследствии подвергается деградации. Этот процесс также называют лютеолизом, который запускается простагландином F2α (PGF2α).
Установлено, что макрофаги яичников поляризуются в сторону фенотипа M1, способствующего выработке PGF2α за счет секреции TNF-α, тем самым ускоряя лютеолиз, что указывает на важность субпопуляции M1 для регрессии желтого тела.
И наоборот, если яйцеклетка оплодотворена и происходит имплантация, хорионический гонадотропин человека, вырабатываемый синцитиотрофобластом, препятствует накоплению макрофагов, что приводит к сохранению желтого тела.
